inteligentne zgrade

Milan R. Ristanovi�

Inteligentne zgradeSKRIPTA

Univerzitet u Beogradu • Maxinski fakultet • Katedra za automatsko upravǉaǌe2013.

Sadr�aj

1 Uvod u inteligentne zgrade 11.1 Definicije inteligentnih zgrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1 Definicije na osnovu performansi . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.2 Definicije na osnovu servisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.3 Definicije na osnovu sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.4 Kako u realnosti napraviti inteligentnu zgradu . . . . . . . . 2

1.1.5 Inteligentna arhitektura i struktura . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.6 Facility management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.7 Tehnoloxki sistemi i razvoj inteligentnih zgrada . . . . . . . 3

1.1.8 Integracija funkcija sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.9 Centralni sistem nadzora i upravǉaǌa . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Kontroleri, senzori i izvrxni organi 62.1 Tipovi podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Mikroraqunari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.1 Mikroprocesori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.2 Struktura mikroraqunara i magistrale . . . . . . . . . . . . . 9

2.2.3 Memorija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.4 Ulazne jedinice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.5 Analogno/digitalna konverzija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2.6 Izlazna jedinica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3 Senzori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.1 Kategorije senzora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4 Izvrxni organi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.1 Elektriqni izvrxni organi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3 Principi i tehnologija raqunarskih komunikacija 173.1 Osnove raqunarskih komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.1.1 Centralizovane i decentralizovane mre�e . . . . . . . . . . . . 18

3.1.2 Mre�ni protokol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.1.3 OSI referentni model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.1.4 Topologija mre�e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.1.5 Komponente LAN-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.1.6 Komunikacioni medijumi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

i

SADR�AJ ii

3.2 Primeri LAN tehnologija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.2.1 Ethernet (IEEE 802.3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.2.2 Internet protokol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2.3 Be�iqne tehnologije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.3 Komunikacioni standardi automatizacije u zgradama . . . . . . . . . . 29

3.3.1 KNX - otvoreni standard za upravǉaǌe u ku�ama i zgradama . 29

4 Upravǉaǌe procesa, PID i adaptivno upravǉaǌe 334.1 Relejno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2 Proporcionalno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.3 Integralno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.4 Diferencijalno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.5 PID upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.5.1 Ograniqavaǌe diferencijalnog pojaqaǌa . . . . . . . . . . . . . 42

4.6 Zigler-Nikolsova metoda za podexavaǌe PID regulatora . . . . . . . 43

4.6.1 Metoda odskoqnog odziva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.6.2 Metoda uqestanosnog odziva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.7 Integrator Windup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.8 Komercijalni regulatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.9 Xirinsko-impulsno-modulisano upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.10 Adaptivno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.10.1 Podela adaptivnih sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5 Upravǉaǌe u sistemima centralnog grejaǌa 565.1 Centralno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.1.1 Upravǉaǌe temperature vode u kotlu . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.1.2 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature . . 58

5.1.3 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sauticajem sobne temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

5.1.4 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature izaxtitom hladnog kraja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.1.5 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌetemperature i jednim krugom grejaǌa . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.1.6 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzcijom spoǉaxǌe tem-perature i vixe krugova grejaǌa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.2 Zonsko upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

5.2.1 Jednozonsko regulisaǌe sistema grejaǌa . . . . . . . . . . . . . 64

5.2.2 Vixezonsko regulisaǌe sistema grejaǌa . . . . . . . . . . . . . 65

5.2.3 Pokretaqi upravǉaqkih ventila . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.2.4 Elementi za detekciju okupiranosti . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.2.5 Zonski kontroleri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

6 Upravǉaǌe u sistemima klimatizacije 696.1 Tipiqne upravǉaqke xeme procesa klimatizacije . . . . . . . . . . . . 69

6.1.1 Tipiqni vazduxni sistemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

SADR�AJ iii

6.2 Kaskadno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

6.3 Sekventno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

6.4 Regulisaǌe vla�eǌa vazduha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.5 Upravǉaǌe klima komora sa promenǉivim protokom . . . . . . . . . . . 76

6.6 Upravǉaǌe kvaliteta unutraxǌeg vazduha . . . . . . . . . . . . . . . . 77

7 Sistemi upravǉaǌa osvetǉeǌa 797.1 Svrha sistema upravǉaǌa osvetǉeǌa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

7.2 Osnovne komponente osvetǉeǌa i sistema upravǉaǌa osvetǉeǌa . . . 80

7.2.1 Lampe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

7.2.2 Priguxnice i dimabilne priguxnice . . . . . . . . . . . . . . . 80

7.2.3 Dimeri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.2.4 Senzori i upravǉaqki ure�aji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.3 Analogno upravǉaǌe i digitalno upravǉaǌe . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.3.1 DALI - Digital Addressable Lighting Interface . . . . . . . . . . . . . 84

7.4 Strategije za upravǉaǌe osvetǉeǌa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

7.4.1 Upravǉaǌe ukǉuqivaǌa/iskǉuqivaǌe i dimovaǌe . . . . . . . 86

7.4.2 Programsko upravǉaǌe i upravǉaǌe putem senzora . . . . . . . 87

7.4.3 Upotreba dnevnog svetla i senqeǌa . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

8 Sigurnosni i bezbednosni sistemi 908.1 Sistemi video nadzora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

8.1.1 Osnovni komponente analognih sistema video nadzora . . . . . 91

8.1.2 Digitalni sistemi video nadzora . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

8.2 Sistemi kontrole pristupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

8.2.1 Kartiqna kontrola pristupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

8.2.2 Biometrijska kontrola pristupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.2.3 Inteligentni qitaqi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.3 Protivpo�arni sistemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8.3.1 Detektori po�ara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8.3.2 Protivpo�arni upravǉaqki paneli i ǌihova toplogija . . . . 96

8.4 Integracija sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Literatura 98

Spisak slika

1.1 Piramida inteligentne zgrade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1 Centralna procesorska jedinica (CPU). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Arhitektura mirkoraqunara. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3 Arhitektura upravǉaqke jedinice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4 Odabiraǌe podataka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.5 Rezolucija 3-bitnog A/D konvertora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1 A. Centralizovana mre�a; B. Decentralizovana mre�a. . . . . . . . . . 18

3.2 Sedmoslojni OSI model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3 Zvezda topologija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.4 Magistrala topologija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5 Prsten topologija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.6 Tipovi �iqnih veza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.7 Dekompozicija IPv4 adrese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.8 Tipiqna klasifikacija u network i host deo. . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.1 Strukturni dijagram SAR-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2 Razliqiti tipovi relejnih regulatora: idealno relejno upravǉaǌe(A), relejno upravǉaǌe sa zonom neosetǉivosti (B), relejno uprav-ǉaǌe sa histerezisom (C). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.3 Karakteristika proporcionalnog regulatora. . . . . . . . . . . . . . . 34

4.4 Karakteristika P regulatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.5 Karakteristika proporcionalnog regulatora. Ulaz je grexka e a izlazje upravǉaqki signal u. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.6 Jediniqni odskoqni odziv sistema sa P regulatorom. Prenosna funk-

cija objekta je Wo(s) =1

(s+ 1)3. Parametri regulatora: Kp = 1, 2 i

5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.7 Karakteristika PI regulatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.8 Jediniqni odskoqni odziv sistema sa PI regulatorom. Prenosna

funkcija objekta je Wo(s) =1

(s+ 1)3. Parametri regulatora: Kp = 1,

Ti = 1, 2, 5 i ∞. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.9 Karakteristika D regulatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.10 Paralelna realizacija PID regulatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.11 PID regulator sa povratnom spregom po grexci. . . . . . . . . . . . . 41

4.12 PID regulator sa dva stepena slobode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

iv

SPISAK SLIKA v

4.13 Odre�ivaǌe parametara PID regulatora za objekat metodom odskoqnog

odziva. Prenosna funkcija objekta1

(s+ 1)3. . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.14 Odre�ivaǌe parametara PID regulatora za objekat metodom uqes-

tanosnog odziva. Prenosna funkcija objekta1

(s+ 1)3. . . . . . . . . . . 45

4.15 Regulator sa anti-windup-om. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.16 Jedniniqni odskoqni odziv PI regulatora sa i bez anti-windup-a. Prenosna

funkcija objekta Wo(s) =1

s(s+ 1). Parametri regulatora Kp = 1 i

Ti = 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.17 Igled tipiqnih industrijskih SIPART industrijskih regulatora kom-panije Siemens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.18 Blok dijagram SIMATIC PID temperaturskog regulatora kompanijeSiemens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.19 Realizacija xirinsko-impulsno-modulisanog upravǉaǌa. . . . . . . . 49

4.20 Blok dijagram sistema sa regulatorom sa velikim pojaqaǌem . . . . . 51

4.21 Blok dijagram samoosciluju�eg adaptivnog sistema . . . . . . . . . . . 51

4.22 Princip delovaǌa diter signala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.23 Blok dijagram sistema sa raspore�ivaǌem pojaqaǌa . . . . . . . . . . 52

4.24 Blok dijagram adaptivnog sistema sa referentim modelom - MRAS-a 53

4.25 Blok dijagram samopodexavaju�eg regulatora - STR-a . . . . . . . . . 54

5.1 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature. . . . . . . 58

5.2 Klizni dijagram sa krivama grejaǌa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.3 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sa utica-jem sobne temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

5.4 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sa utica-jem sobne temperature, zaxtitom hladnog kraja i dva kruga grejaǌa. . 61

5.5 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌe temper-ature i jednim krugom grejaǌa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.6 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌe temper-ature i vixe krugova grejaǌa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.7 Razliqita izvo�eǌa termostatskih ventila. . . . . . . . . . . . . . . . 64

5.8 Termoelektriqni izvrxni elementi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.9 Termoelektriqni izvrxni elementi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.10 Motorizovani pokretaq. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.11 Zidni i plafonski detektori pokreta/prisustva. . . . . . . . . . . . . 67

5.12 Boqni pogled i pogled odozgo na podruqje osetǉivosti plafonskogdetektora prisustva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

6.1 2-cevni i 4-cevni ventilator konvektor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

6.2 Dijagram zavisnosti vrednosti upravǉaǌa, pozicije ventila i brzineventilatora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

6.3 Funkcionalna xema kaskadnog upravǉaǌa temperature u prostoru. . . 72

6.4 Sekventno upravǉaǌe grejaqa i hladǌaka bez zone neosetǉiosti. . . . 74

SPISAK SLIKA vi

6.5 Sekventno upravǉaǌe grejaqa, hladǌaka i �aluzina sve�eg vazduhasa zonom neosetǉivosti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

6.6 Funkcionalna xema sekventnog upravǉaǌa temperature u prostoru. . 74

6.7 Funkcionalna xema kaskadnog upravǉaǌa relativne vla�nosti u pros-toru. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.8 Funcionalna xema klima komore sa promenǉivim protokom. . . . . . . 76

7.1 Dimovaǌe univerzalnim dimerima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.2 Principijelna xema 1-10 V upravǉaǌa osvetǉeǌa. . . . . . . . . . . . 82

7.3 Principijelno o�iqeǌe kod 1-10 V upravǉaǌa. . . . . . . . . . . . . . 83

7.4 Principijelna xema DALI upravǉaǌa osvetǉeǌa. . . . . . . . . . . . . 84

7.5 Principijelno o�iqeǌe kod DALI upravǉaǌa. . . . . . . . . . . . . . . 85

7.6 Princip upravǉaǌa konstantnog nivoa osvetǉeǌa. . . . . . . . . . . . 87

7.7 Principi senqeǌa i upotrebe dnevnog svetla. . . . . . . . . . . . . . . 88

8.1 Analgoni sistem video nadzora bez snimaqa. . . . . . . . . . . . . . . . 91

8.2 Analgoni sistem video nadzora sa snimaqem. . . . . . . . . . . . . . . . 92

8.3 Osnovne komponente i konfiguracija tipiqnog sistema kontrole pris-tupa vrata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

8.4 Tipiqna konfiguracija sistema kontrole pristupa sa polu-inteligentnimili inteligentnim qitaqem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8.5 Adresabilna protivpo�arna centrala koja korisiti bas topologiju. . 96

8.6 Adresabilna protivpo�arna centrala koja korisiti prsten topologiju. 96

Poglavǉe 1

Uvod u inteligentne zgrade

1.1 Definicije inteligentnih zgrada

Inteligentne zgrade i sistemi automatskog upravǉaǌa igraju esencijalnu uloguu ve�ini sofisticiranih modernih zgrada. Nadzor i automatsko upravǉaǌe teh-niqkih sistema u zgradama je od krucijalne va�nosti kako bi se u eksploatacijipostigli projektovani uslovi.

Razvojem razliqitih tehnologija koje se koriste u savremenim zgradama, konceptinteligentnih zgrada posledǌih dvadesetak godina privlaqi sve ve�u pa�ǌu, pa sesamim tim javǉa potreba za razumevaǌem koncepta inteligentnih zgrada. S tim uvezi, predlo�ene su mnoge definicije inteligentnih zgrada. Me�utim sa razvojemtehnologije i one same su podlo�ne promeni.

Praktiqno je nemogu�e formulisati jedinstvenu definiciju inteligentnihzgrada koja bi bila prihva�ena u celom svetu. Me�utim, nije ni neophodno po-trebno imati standardnu definiciju inteligentnih zgrada, premda je od vitalneva�nosti imati jasnu predstavu o terminologiji koja se koristi. Razliqiti pris-tupi definisaǌu inteligentnih zgrada se ipak mogu grupisati u tri kategorije:

1. definicije na osnovu performansi (performance-based definitions);

2. definicije na osnovu servisa (service-based definitions);

3. definicije na osnovu sistema (system-based definitions).

1.1.1 Definicije na osnovu performansi

Definicije na osnovu performansi polaze od performansi koju zgrada treba daposeduje. Tipiqna definicija na osnovu perfomansi mo�e da bude ona koju pred-la�e Europian Intelligent Building Group (EIBG) sa sredixtem u Belikoj Britaniji,koja definixe inteligentnu zgradu kao zgradu stvorenu da pru�i ǌenim koris-nicima najefikasnije okru�eǌe, efikasno koriste�i i upravǉaju�i ǌene resurse,minimuzuju�i troxkove �ivotnog ciklusa opreme i objekata.

Drugi primer definicije na osnovu performansi data je od strane IntelligentBuilding Institute (IBI) iz SAD, u kojoj se ka�e da inteligentne zgrade obezbe�ujuefikasno, ugodno i prilago�eno okru�eǌe zadovoǉavaju�i qetiri fundamentalnazahteva: strukturu, sistem, servis i menament, i optimizovaǌe ǌihovih me�usob-nih relacija.

Definicije inteligentnih zgrada na osnovu performansi radije u prvi plan is-tiqu performanse zgrada i zahteve korisnike, nego primeǌenu tehnologiju ili in-stalisane sisteme. Po ovoj definiciji, vlasnici i projektanti ovih zgrada treba

1

Poglavǉe 1. Uvod u inteligentne zgrade 2

da dobro razumeju kakvu vrstu zgrade �ele i kako da zadovoǉe rastu�e zahteve ko-risnika. Energetske i enviromentalne performanse zgrada su sa sigurnox�i me�unajva�nijim stavkama svake inteligentne zgrade, koja treba da se brzo prilagodiinternim ili eksternim uslovima i kompenzuje promeǌive zahteve korisnika.

1.1.2 Definicije na osnovu servisa

Definicije na osnovu servisa opisuju inteligentne zgrade sa stanovixta servisai/ili kvaliteta servisa koji se obezbe�uje u zgradama. Primer definicije na os-novu servisa daje Japanese Intelligent Building Institute (JIBI): inteligentna zgrada jezgrada sa servisnim funkcijama komunikacije, automatike poslovnog prostora i qi-tave zgrade, koja je pri tom pogodna za inteligentne aktivnosti. Ovom definicijomse naglaxavaju servisi prema korisniku, a fokus je stavǉen na qetiri aspekta:

1. servis kao okvir za primaǌe i prosle�ivaǌe informacija i podrxku efikasnogmenamenta;

2. obezbe�ivaǌe zadovoǉstva i ugodnosti zaposlenih osoba u zgradi;

3. racionalizacija upravǉaǌa zgrade radi postizaǌa atraktivnijih administra-tivnih servisa sa ni�om cenom;

4. brzo, fleksibilno i ekonomiqno reagovaǌe na promenǉivo socioloxkookru�eǌe, razliqite i slo�ene radne zahteve i aktivne poslovne strategije.

1.1.3 Definicije na osnovu sistema

Definicije na osnovu servisa opisuju inteligentne zgrade direktno se obra�aju�itehnologiji i tehnoloxkim sistemima koje inteligentne zgrade treba da ukǉuqe.Tipiqnu definiciju predla�e Chinese IB Design Standard, u kom se ka�e da in-teligentne zgrade obezbe�uju sisteme automatskog upravǉaǌa u zgradi, automati-zaciju poslovnog prostora i sisteme komunikacije, optimalno integrixu�i struk-turu, sistem, servis i menament, obezbe�uju�i zgradu sa viskom efikasnox�u, kom-forom, pogodnostima i sigurnox�u za korisnike. Profesionalci i projektanti izprakse qesto oznaqavaju inteligentne zgrade sa ‘3A’: building automation (BA), com-munication automation (CA) i office automation (OA).

1.1.4 Kako u realnosti napraviti inteligentnu zgradu

Pomenute razliqite definicije ote�avaju izbor jedinstvenog i konaqnog opisa in-telignente zgrade. Sa druge strane, zgrada koja se mo�e smatrati “inteligent-nom” ili “pametnom” ne mora obavezno da ima tehnoloxke sisteme, ve� je mogu�eda je odavno bila projektovana tako da obezbe�uje pametno fukncionisaǌe. Obr-nuto, zgrada potpuno opremǉena tehnoloxkim sistemima ne mora u realnosti dabude inteligentna ukoliko sistemi ne mogu biti koordinisani ili ne funcionixuvaǉano.

Me�utim, u kontekstu modernih zgrada, oqigledno je da inteligentna zgrada nemo�e da postoji bez tehnoloxih sistema, posebno bez informacionih tehnologija(IT). Tehnoloxki sistemi treba da budu ispravno kofigurisani i vaǉano inte-grisani, ne samo me�usobno, ve� i sa ostalim resursima zgradi. Funkcije sistematreba da se na odgovaraju�i naqin prilagode kako bi se zadovoǉili zahtevi koris-nika i obezbedile oqekivane performanse inteligentnih zgrada.

Tehnoloxki sistemi, ukǉuquju�i ǌihovu integraciju i me�usobno sprezaǌe,treba da budu propisno puxteni u rad i odr�avani da bi se obezbedilo oqekivano


funkcionisaǌe. Pored hardvera i softvera, aplikativni softver, koji ukǉuqujeautomatsko upravǉaǌe sistema i resursa, optimizaciju i menament, treba da budedobro podexen u vaǉano puxten u rad. Zgrada mo�e da ima ugra�ene tehnoloxkesisteme, ali ukoliko oni ne rade kako treba to ne�e istu zgradu kvalifikovatikao inteligentnu, a umesto toga mogu da u ekspoataciji proizvedu glavoboǉu kakokorisnicima tako i tehniqkom osobǉu.

Inteligente zgrade predstavǉaju interdisciplinarnu oblast koja zahteva za-hteva zajedniqki i koordinisan rad eksperata iz vixe oblasti: arhitekture,gra�evine, maxinstva, elektrotehnike, informacionih tehnologija, automatskog up-ravǉaǌa i upravǉaǌa objektima i odr�avaǌem. Osim toga inteligentne zgrade,tesno se oslaǌaju na ekonomske i kulturoloxke aspekte.

1.1.5 Inteligentna arhitektura i struktura

Premda je uspexna primena naprednih tehnologija i komunikacija glavna karakteri-stika intelignetnih zgrada, performanse zgrada su krajǌi ciǉ koji treba ostvar-iti. Me�utim, inteligente zgrade se ne mogu posmatrati odvojeno od arhitekture,strukture zgrade, fasada i upotrebǉenih materijala.

Inteligentna arhitektura se odnosi na tri razliqite oblasti:

1. inteligentno projektovaǌe;

2. odgovaraju�u primenu inteligentne tehnologije;

3. inteligentnu eksploataciju i odr�avaǌe zgrada.

1.1.6 Facility management

Uobiqajena definicija facility management-a, odoma�enog pod pojmom upravǉaǌe ob-jektima i odr�avaǌem, je praksa koordinisaǌa fiziqkih radnih mesta sa ǉudimai organizacijom rada; facility management integrixe principe poslovne adminis-tracije, arhitekture i biheviuralnih i tehniqkih nauka. Uprox�eno reqeno, facilitymenaeri integrixu organizaciju ǉudstva sa svrhom (poslom) i mestom (objektimai sredstvima).

Inteligentne zgrade i facility management su blisko povezani, a uspexna primenafunkcija facility management-a u inteligentnim zgradama qini iste jox atraktivni-jim.

1.1.7 Tehnoloxki sistemi i razvoj inteligentnih zgrada

Evolucija sistema u inteligentnim zgradama je prikazana na slici 1.1, ilustuju�ikomponente i razvoj tehnologije u posledǌih nekoliko dekada. Piramida je otvorenana vrhu naglaxavaju�i da sistemi u inteligentnim zgradama nisu zatvoreni unutarsamih zgrada, ve� su povezani sa sistemima u drugim inteligentnim zgradama, odn.sa drugim informacionim sistemima preko globalne internet infrastrukture.

Brzim razvojem elektronike, raqunarske tehnike i informacione tehnologije, in-teligente zgrade se progresivno razvijaju od individulanih sistema do totalnointegrisanih sistema.


Slika 1.1. Piramida inteligentne zgrade.

Poqev od 1980. godine, razvoj sistema u inteligentnim zgradama prolazi kroz upet etapa:

1. integrisani sistemi sa jednom funkcijom / dodeǉeni sistemi (1980-5);

2. integrisani multifunkcionalni sistemi (1985-90);

3. integrisani sistemi na nivou zgrade (1990-5);

4. raqunarski integrisana zgrada (1995-2002);

5. umre�eni sistemi na nivou preduze�a (2000-).

1.1.8 Integracija funkcija sistema

Integracija komponenti i podsistema bio je i osta�e trend razvoja inteligent-nih zgrada. Integracija sistema jeste esencijalna za ve�inu funkcija inteligent-nih zgrada, kao xto su: automatski nadozor u upravǉaǌe, optimizacija perfor-mansi zgrada i dijagnostika sistema. Integracija funkcija pove�ava fleksibil-nost i omogu�ava inteligentno gazdovaǌe zgradom. Osnova za integraciju funkcijaje integracija sistema automatskog upravǉaǌa. Primena digitalne tehnologijeje od velike va�nosti zbog nedvosmislene prednosti i mogu�nosti integracijeu pore�eǌu sa tradicionalnim tehnologijama koje imaju znaqajna ograniqeǌa usmislu mogu�nosti integracije i razmene podataka.

Moderne inteligentne zgrade postaju sve ve�e i slo�enije u smislu upotrebǉenoghardvera i softvera, dok se broj ǌihovih funkcija i mogu�nosti progresivnouve�ava. Decentralizovaǌem sistema pove�ava se pouzdanost sistema, kao va�nogpitaǌa sinteze inteligentnih zgrada i ostvarivaǌa filozofije “integrisano alinezavisno”.


1.1.9 Centralni sistem nadzora i upravǉaǌa

Building automation system (BAS) ili poznat pod drugim nazivom Building managementsystem (BMS) je termin koji se odnosi na xirok spektar raqunarskih upravǉaq-kih sistema u zgradi, poqev od kontrolera koji obavǉaju specijalizovane zadatke,preko samostalnih izdvojenih kontrolnih stanica, do velikih sistema ukǉuquju�icentralne dispeqerske stanice. Jednom reqju, BAS sistemi su jedni od najva�ni-jih sistema u jednoj inteligentnoj zgradi. U doma�oj terminologiji ovaj pojam jepoznat pod nazivom centralni sistem nadzora i upravǉaǌa (CSNU).

CSNU se sastoji od vixe podsistema koji su na razliqite naqine povezani ujedinstven sistem. Sistem treba tako da bude projektovan i izveden da slu�i jasnojnameni u odre�enoj zgradi. Poslediqno, u sluqaju da se upotrebe iste komponente,ne postoje dva ista sistema, qak i kada se upotrebe u identiqnoj zgradi, sa iden-tiqnim servisima i identiqnim korisnicima.

Uobiqajeni servisi u zgradama su: sistemi grejaǌa, hla�eǌa i klimati-zacije (KGH), elektriqni sistemi, sistemi rasvete, protivpo�arni sistemi, pro-tivprovalni sistemi i liftovski sistemi. U industrijskim objektima to su i sis-temi komprimovanog vazduha i sistemi tople vode i vodene pare. CSNU mo�e da sekoristi za nadzor, upravǉaǌe i menament svih ili nekih od nabrojanih servisa.Nedvosmislena je argumentacija za investiraǌe u CSNU, a veliqina investicijezavisi od naqina na koji se zgrada koristi, kako se zgradom gazduje, odn. vrednostizgrade i troxkova eksploatacije.

Tipiqne koristi od uvo�eǌa CSNU su:

• pove�aǌe pouzdanosti postrojeǌa ili servisa;

• smaǌivaǌe troxkova eksploatacije;

• efikasan menament zgradom;

• pove�aǌe produktivnosti zaposlenih;

• zaxtita ǉudi i opreme.

Funkcije centralnog sistema nadzora i upravǉaǌa su:

• menament instalacija i funkcije upravǉaǌa;

• menament energije (supervizorsko upravǉaǌe);

• upravǉaǌe rizikom;

• obrada podataka;

• dijagnostika kvara, menament odr�avaǌa, automatsko otklaǌaǌe zastoja;

• facility management.

Poglavǉe 2

Kontroleri, senzori i izvrxniorgani

Upravǉaqki sistemi u zgradama su u principu mikroprocesorski integrisani sis-temi. Zapravo, radi se o digitalnim kontrolerima koji su mre�no povezani u qi-tav CSNU. U principu, svaki individualni kontroler je mikroprocesorski sistemspecijalno projektovan za prikupǉaǌe podataka, upravǉaǌe i komunikaciju.

Osim digitalnih kontrolera, postoje i druge vrste kontrolera, mehaniqkipneumatski, elektriqni i elektronski kontroleri. Oni su i danas u upotrebi,ali ǌihova popularnost opada u korist digitalnih kontrolera.

2.1 Tipovi podataka

Digitalni raqunari operixu iskǉuqivo sa binarnim tipom podataka. Drugimreqima, raqunske maxine treba da prepoznaju samo dva staǌa: ukǉuqeno/iskǉuqeno(on/off) ili visok/nizak nivo (high/low). Ova binarna staǌa se uobiqajeno oz-naqavaju 0 i 1. Za kodiraǌe ova dva staǌa se koriste razliqiti naponi. Dvanaponska nivoa predstavǉaju pouzdan naqin za obradu informacija u digitalnomraqunari. Sve informacije u digitalnom raqunaru (podaci, instrukcije i adrese)su predstavǉene u binarnom sistemu brojeva, nulama i jedinicama. Me�utim, za raz-menu podataka izme�u raqunara se koriste i drugi formati brojeva. U tabeli 2.1je dato pore�eǌe brojeva u binarnom, decimalnom i heksadecimalnom sistemu.

6

Poglavǉe 2. Kontroleri, senzori i izvrxni organi 7

Binarni Decimalni Heksadecimalni0000 00 000001 01 010010 02 020011 03 030100 04 040101 05 050110 06 060111 07 071000 08 081001 09 091010 10 0A1011 11 0B1100 12 0C1101 13 0D1110 14 0E1111 15 0F

Tabela 2.1. Prikaz brojeva u razliqitim sistemima brojeva.


2.2 Mikroraqunari

2.2.1 Mikroprocesori

Mikroprocesor ili centralna procesorska jedinica (CPU) je komponenta koja senalazi i u konvencionalnim mikroraqunarima i u upravǉaqkim jedinicama CSNUsistema. Mikroprocesor je “mozak” svakog raqunara i najqex�e je izveden u oblikuLSI (large-scale integrated) ili VLSI (very large scale integrated) mikroqipa.

Slika 2.1. Centralna procesorska jedinica (CPU).

Pojednostavǉeni xematski prikaz mikroprocesora je dat na slici 2.1. Svakimikroprocesor mora najmaǌe da sadr�i aritmetiqko logiqku jedinicu (ALU) i up-ravǉaqku jedinicu (Control unit). Aritmetiqko logiqka jedinica vrxi sraqunavaǌatipa sabiraǌa i oduzimaǌa ili logiqke operacije tipa I i ILI. Logiqki deojedinice povlaqi instrukcije koda iz memorije i inicira sekvencu operacija kojuALU zahteva da bi izvrxila instrukciju. Privremena memorija je mala memorija,koja slu�i za skladixteǌe podataka ili programskih instrukcija koje koriste ALUili upravǉaqka jedinica.


2.2.2 Struktura mikroraqunara i magistrale

Na slici 2.2 su prikazane glavne komponente i me�uveze jednog mikroraqunara.Centralni deo se sastoji od tri komponente: mikroprocesora (CPU), memorije iulazno/izlazne jedinice. Prenos instrukcija i podataka se izvodi preko tri magis-trale (basa): magistrale podataka (data bus), adresne magistrale (address bus) iupravǉaqke magistrale (control bus).

Slika 2.2. Arhitektura mirkoraqunara.


Na slici 2.3 je detaǉnije prikazano kako se u jednoj upravǉaqkoj jedinici vr-xi prenos podataka. Naime, svaki deo jedne upravǉaqke jedinice ima sopstvenimikroqip, povezan da drugim qipovima putem magistrala. Putem magistrale po-dataka, prenose se informacije sa senzora do odre�ene memorijske lokacije koja jelocirana adresnom magistralom.

Slika 2.3. Arhitektura upravǉaqke jedinice.

Prenos jednog podatka ili instrukcije sa mesta A na mesto B odvija se krozslede�e korake:

1. Mikroprocesor locira adresu A putem adresne magistrale.

2. Upravǉaqka jedinica mikroprocesora xaǉe signal putem upravǉaqke magis-trale da se preuzme podatak sa adrese A i poxaǉe na magistralu podataka.

3. Mikroprocesor locira adresu B putem adresne magistale.

4. Upravǉaqka jedinica mikroprocesora xaǉe signal putem upravǉaqke magis-trale da se upixe podatak na adresu B.

Treba imati na umu da se ovaj proces odvija ekstremno velikim brzinama unutarraqunara.

Jediniqna koliqina informacija se naziva bit, koji grupisani u celinu od osamelemenata qine bajt (byte). Ukrupǌavaǌe bajtova daje req (word - 2 bajta), odn.dvostruku req (double word - 4 bajta).

Prenos podataka izme�u memorijskih registara putem magistrale podataka sevrxi simultano na nivou bajta ili reqi, a brzina se izra�ava kao: Baud = 1 bit/secili KBaud = 1000 bits/sek.


2.2.3 Memorija

Mikroprocesor ima samo malu koliqinu memorije koja radi ekstremno brzo, ave�ina podataka i programskih instrukcija se skladixti u memorijskim kolima.Postoje dva osnova tipa memorije:

• memorija samo za oqitavaǌe (ROM) i

• memorija sa sluqajnim pristupom (RAM).

Memorija samo za oqitavaǌe (ROM) mo�e samo da xaǉe podatke ili instrukcije.Ona nije u staǌu da primi i skadixti podatke. Ona, dakle, sadr�i proizvo�aqkepodatke ili program koji korisnik kasnije ne mo�e da promeni. Tokom proizvodǌeovakvog memorijskog qipa, podaci ili program se “utiskuju” u memoriju. Nakon“spaǉivaǌa” memorijskog qipa, podaci ostaju trajni i ne�e se izbrisati pri nes-tanku napajaǌa. U ROM qipovima se obiqno skladixte neke od standardnih up-ravǉaqkih funkcija, kao xto su vremenske funkcije upravǉaǌa, PID algoritamupravǉaǌa i sl.

Osim ROM-ova koji se samo fabriqki programiraju, koriste se i programa-bilne memorije samo za oqitavaǌe (PROM), brixu�e memorije samo za oqitavaǌe(EPROM) i elektronske brixu�e memorije samo za oqitavaǌe (EEPROM). EAROM(Electronically alterable read-only memory) je vrsta EEPROM-a kod koje mogu�e meǌatijedan bit u jednom trenutku. Upisivaǌe u ovakvu memoriju je veoma spor procesi koristi se kod aplikacija koje ne zahtevaju qesto upisivaǌe, odn. tamo gde sezaheva samo delimiqno upisivaǌe. EAROM mo�e da se koristi kao “neisparǉiva”(non-volatile) memorija za smextaǌe kritiqnih sistemskih podexavaǌa. Ova memo-rija se obiqno obezbe�uje litijumskom baterijom. Flex (flash) memorija je moderantip EEPROM memorije sa veoma brzim upisivaǌem i velikim brojem upisivaǌa.

Memorija sluqanog pristupa je “isparǉiva” vrsta memorije, kod koje seskladixtene informacije nepovratno gube u sluqaju nestanka napona napajaǌa.Koliqina podataka koja mo�e da se skladixti u memoriji se meri kilobajtima (1KB = 1024 bytes). Moderne tehnologije dopuxtaju da se kapacitet jednog memorijskogqipa meri gigabajtima (1 GB = 1024 MB, 1 MB = 1024 KB).

Konaqno, koliqina memorije koju neki procesor mo�e da adresira diktirana jesamim procesorom. Naime, 8-bitni procesor radi sa podacima i instrukcijama kojesu du�ine 8 bitova. Uobiqajni procesori koje se koriste u upravǉaqkim jedini-cama CSNU-a su 16-bitni i 32-bitni, dok se kod PC raqunara koriste 64-bitniprocesori.


2.2.4 Ulazne jedinice

Obzirom da mikroprocesor obavǉa sve proraqune sa podacima u digitalnoj formi,neophodno je napraviti sprezaǌe “digitalnog” sveta mikroprocesora sa “analog-nim” svetom sezora.

Odabiraǌe

Jedana od najva�nijih funkcija svakog CSNU-a je prikupǉaǌe i mereǌe podatakau regularnim vremenskim trenucima, bilo da se radi o kontinualnim fiziqkimveliqinama (temperatura, pritisak, relativna vla�nost vazduha, ...) ili diskret-nim, “binarnim” staǌima (statusi, alarmi ure�aja, ...).

Iako su neke fiziqke veliqine po svojoj prirodi vremenski kontinualne, up-ravǉaqke jedinice mogu da ih mere i prikuǉaju samo u diskretnim vremenskimtrenucima, ma koliko razmak izme�u tih trenutaka bio mali. Merene vrednostise rekonstruixu od izmerenih odabiraka.

Uqestanost odabiraǌa zavisi od brzine promene fiziqke veliqine. Fiziqke veli-qine koje se brzo meǌaju moraju da budu odabirane sa mnogo ve�om uqestanox�u ononih koje se sporo meǌaju tokom vremena, da bi mogla da se izvrxi verna repro-dukcija signala, slika 2.4. Izbor minimalne uqestanosti odabiraǌa je diktiranaXenonovom teoremom. Me�utim, u praksi se uqestanost odabiraǌa uzima 8 do 10(i do 20) puta ve�a od teorijske.

Slika 2.4. Odabiraǌe podataka.


2.2.5 Analogno/digitalna konverzija

Kontinualne fiziqke veliqine, pretvorene u naponski signal odgovaraju�eg opsega,se u analogno/digitalnom (AD) konvertoru kodira u odgovaraju�i broj diskretnihnivoa u zavisnosti od broja bitova konvertora. Na slici 2.5 je prikazana konverzijanaponskog signala od 0 do 10V u sluqaju 3-bitnog AD konvertora. Ukupan brojdiskretnih nivoa je 23 = 8.

Slika 2.5. Rezolucija 3-bitnog A/D konvertora.

Rezolucija AD konvertora odre�uje broj diskretnih vrednosti po opseguanalogne veliqine. Obiqno se rezolucija izra�ava i u bitovima. Najqex�e korix-�ni AD konvertori u industriji su 8-bitni, 12-bitni ili 16-bitni. U sluqaju8-bitnog konvertora, ukupan broj diskrenih nivoa je 28 = 256. Ako je opseg fizi-qke veliqine koja se konvertuje od 0 do 10V, vrednost bita najmaǌe va�nosti, odn.naponska rezolucija AD kovertora se raquna na slede�i naqin:

Q =10V− 0V

28=

10V

256≈ 0.039V ≈ 39mV

.

Maksimalna grexka koja se qini pri konverziji je polovina vrednosti bita naj-maǌe va�nosti.

2.2.6 Izlazna jedinica

Digitalni kontroler treba da na osnovu izmerenih vrednosti i sraqunatog up-ravǉaǌa prosledi upravǉaqki signal na odgovaraju�i ventil ili neki prekidaqkiure�aj. Ako upravǉaqki ventil nema samo dva diskretna polo�aja, tj. nije on/offventil, onda se takom ventilu dovodi analogni signal upravǉaǌa odgovaraju�egopsega. U tom sluqaju se koristi digitalno-analogni (DA) konverter za generisaǌeanalognog signala. Sliqno kao i kod AD konvertora, rezolucija DA konvertora jediktirana brojem bitova. DA konvertor generixe signal male snage, a ukoliko jeneopnodno pogoniti ure�aje ve�ih snaga, koriste se pojaqavaqi.


2.3 Senzori

Senzori su va�an deo svakog upravǉaqkog sistema. Sofisticirani raqunari i soft-ver ne mogu da kompenzuju senzore loxeg kvaliteta ili neodgovaraju�e ugra�enesenzore.

2.3.1 Kategorije senzora

Termin senzor se qesto koristi za sve procese izme�u merene veliqine i ulaza uupravǉaqki modul.

Prema funkciji senzora, mogu se uvesti slede�e tri kategorije:

• Senzitivni element ili detektor (Sensing element) - komponenta koja podle�epromeni (npr. elektriqni napon ili otpornost) sa promenom veliqine koja semeri.

• Davaq (Transducer) - aktivni ure�aj koji daje elektriqni signal koji je funk-cija promene senzitivnog elementa.

• Pretvaraq (Transmiter) - ure�aj koji daje elektriqni signal u standardnomopsegu pripremǉenom da se koristi kao ulaz u upravǉaqki modul.

U praksi, funkcije davaqa i pretvaraqa su qesto kombinovane. ǋihova kom-binacija se mo�e svesti na fukciju kondicioniraǌa signala i mo�e da ukǉuqifiltiriraǌe xuma, osredǌavaǌe tokom vremena ili linearizaciju. U nekim ap-likacijama, senzitivni element se mo�e direktno uvesti u kontroler, a samo kondi-cioniraǌe se vrxi unutar upravǉaqnog modula.

Senzori statusa na svom izlazu daju binarnu vrednost u zavisnosti da li jevrednost merene veliqine iznad ili ispod odre�enog praga. Senzori mogu da budui mehaniqki ure�aji, gde fiziqka kretǌa senzitivnog elementa prouzrokuje otvraǌeili zatvaraǌe nekog kontakta. Izlaz iz ovakvog senzora se vodi direktno u digi-talni ulazni modul bilo za dijagnostifikovaǌe statusa ili u svrhu blokade (tzv.interlock-a, tj. determinisaǌa skupa uslova za rad).

Analogni senzori pretvaraju vrednost merene veliqine u elektriqni signalkoji se vodi na ure�aje za mereǌe i upravǉaǌe. Analogni senzori se dele na:

• Pasivne senzore koji se sastoje samo od senzitivnog elementa i nemaju davaq.Sva koncicioniraǌa signala se vrxe u kontroleru na koji se dovodi ovaj sig-nal (npr. otporniqki temperaturski senzor). Ovi senzori ne zahtevaju do-datno napajaǌe. Povezivaǌe senzora u poǉu se vrxi direktno na odgovaraju�ianalogni ulazni modul kontrolera.

• Aktivne senzore koji u svom sklopu sadr�e kondicioner signala i pretvaraqkoji konvertuje merenu vrednost u standardni industrijski signal za povezi-vaǌe senzora u poǉu sa analognim ulaznim modulom kontrolera.


Standardni industrijski signali mogu biti strujni ili naponski.Strujni signali su opsega 0..20 mA ili 4..20 mA. Obiqno zahtevaju dvo�ilni

provodnik i najqex�e se koriste u procesnom upravǉaǌu.

Naponski signali su u razliqitim opsezima: 0..5 V, 0..10 V, -5..5 V ili -10..10 V. Najrasprostaǌeniji standardni signal koji se koristi u KGH aplikaci-jama je 0..10 V.

Osim strujnih i naponskih signala, koriste se i signali bez potencijala(potential-free), koji se koriste za indikaciju statusa.

Konaqno, pulsni signali se koriste kod mereǌa energije i protoka.

Trend u razvoju senzora je integracija mikroprocesora u tzv. inteligentne sen-zore, koji konvertuju merene vrednosti ili statuse u digitalnu informaciju, azatim ih putem komunikacione mre�e xaǉu do drugih merno-upravǉaqkih ure�aja.Osim toga, inteligentni senzori mogu mogu da izvedu digitalnu obradu merenihpodatka, proveru prekoraqeǌa graniqnih vrednosti, kalibraciju, kompenzaciju ilisraqunavaǌe izvedenih veliqina (taqke rose, entalpije).

Pravilan odabir senzora ali i mesta i naqina ugradǌe je esencijalan za ost-varivaǌe dobrih performansi upravǉaqkog sistema. Jedan od najqex�ih uzrokanepravilnog funkcionisaǌa i zastoja rada sistema je problem sa senzorima.

Prilikom izbora senzora treba obratiti pa�nu na deklarisanu taqnost. Me-�utim, deklarisana taqnost ne garantuje da �e biti ostvarena u eksploataciji.Na ukupnu taqnost celog sistema utiqu mnogi faktori: taqnost senzitivnog el-ementa, osetǉivost senzitivnog elementa, invarijantnost senzitivnog elementa nadruge veliqine, histerezis, naqin monta�e, kondicioniraǌe signala, i AD konverz-ija.

Brzina odziva senzora se izra�ava kroz vremensku konstantu τ (vreme potrebnoda se dostigne 63% vrednosti u stacinarnom staǌu). Na vremensku konstantu utiquku�ixte senzora, naqin ugradǌe i priroda medijuma koji se meri. Vremenska kon-stanta senzora mora da se uzme u obzir prilikom sinteze zatvorenog sistema upra-vǉaǌa.


2.4 Izvrxni organi

Izvrxni organi reaguju na izlazne signale iz kontrolera i obezbe�uju mehaniqkodejstvo na krajǌe upravǉaqke ure�aje, odn. ventile, dempere ili kontaktore. Po-stoji xirok spektar razliqitih izvrxnih organa, me�utim prilikom ǌihovog izb-ora treba obratiti pa�ǌu na slede�e:

• uparivaǌe sa mehaniqkim karakteristikama upravǉaqnih elemenata (npr. ven-tila);

• uparivaǌe sa karakteristikama upravǉaqkog sistema, posebno sa izlaznim sig-nalima kontrolera;

• pogodnost za odgovaraju�e uslove ambijenta.

2.4.1 Elektriqni izvrxni organi

Svaki elektriqni izvrxni organ mora da ima najmaǌe slede�e prikǉuqke:

• Napon napajaǌa pojaqavaqa (drajvera). Najqex�e AC 230 V, AC 24 V iliDC 24 V;

• Upravǉaqki signal iz kontolera. Najqex�e 0..10 V, 0..20 mA ili 4..20 mA.

Pozicija izvrhnih organa mo�e da bude proporcionalna upravǉaqkom signaluili mo�e da ima diskretne polo�aje (dva ili tri). Izvrxni organi mogu da imajuhisteris po upravǉaǌu u odnosu na polo�aj. Neki izvrxni organi mogu da imajusignal povratne sprege po polo�aju.

Poglavǉe 3

Principi i tehnologijaraqunarskih komunikacija

3.1 Osnove raqunarskih komunikacija

Tehnologija prikuǉaǌa i obrade informacija na poqetku korix�eǌa raqunarsketehnike u upravǉaǌu je podrazumevala da se svi podaci, bez obzira na mesto nas-tanka, moraju dopremiti do lokacije na kojoj se nalazi upravǉaqki raqunar. Ovajvid obrade se naziva centralizovana obrada podataka. Naravno, ovakav koncept jeimao dosta potexko�a kada je bilo potrebno obraditi veliku koliqinu podataka urealnom vremenu ili kada je bilo potrebno koristiti podatke na udaǉenim lokaci-jama.

Krajem xestdesetih godina dvadesetog veka javǉa se potreba za raqunarima kojisamostalno obra�uju podatke, a sa centralnim raqunarom razmeǌuju samo rezultate.Ovakav vid upravǉaǌa se zove distribuirano upravǉaǌe. Preduslov za razvoj dis-tribuirane obrade podataka je razvoj tehnologije i metodologije za uspostavǉaǌekomunikacije izme�u raqunara. Tokom vremena razvili su se i uspostavili jasnistandardi u ovoj oblasti.

Raqunarska komunikacija je proces prenosa podataka izme�u dva raqunara. Dabi se taj proces obavio raqunari moraju biti povezani u raqunarsku mre�u.

Sa aspekta geografskog podruqja koje pokrivaju, mre�e se dele na tri kategorije:

• Mre�a xirokog dometa (WAN - Wide Area Network) - obuhvata komunikacijupreko velikog podruqja i nema geografskih ograniqeǌa; oslaǌa se na infras-trukturu telefonske mre�e ili internet kiqme;

• Mre�a sredǌeg dometa (MAN - Metropolitan Area Network) - obuhvata podruqjekoje odgovara jednom gradu ili regionu; npr. mre�e mobilne telefonije;

• Lokalna mre�a (LAN - Local Area Network) - obuhvata male geografske distance,obiqno jednu zgradu ili nekoliko objekata (preduze�e, fabrika, proizvodnipogon).

17

Poglavǉe 3. Principi i tehnologija raqunarskih komunikacija 18

3.1.1 Centralizovane i decentralizovane mre�e

Razlikuju se dve vrste raqunarskih mre�a: centralizovane i decentralizovaneraqunarske mre�e. Nazivi ovih mre�a se vixe odnose na rad nego na fiziqkuraspodelu qvorova mre�e ili prenosnih linkova (qvor je raqunarska stanica iliure�aj na mre�i). U centralizovanim mre�ama postoji centralni, “master” mre�nikontroler (centralna stanica), koji kontrolixe prenos podataka izme�u qvorova umre�i. Sav prenos podataka prolazi kroz ovaj kontroler bez obzira da li me�u-sobno komuniciraju samo dva periferna uqesnika u mre�i. Kod decentralizovanihmre�a svi qvorovi imaju ista prava da koriste mre�ne linkove i svi moraju da sepovinuju istim pravilima, bez obzira na veliqinu stanice.

Slika 3.1. A. Centralizovana mre�a; B. Decentralizovana mre�a.

Arhitektura centralizovanih i decentralizovanih mre�a je prikazana naslici 3.1. Porede�i rad centralizovanih i decentralizovanih mre�a mo�e se za-kǉuqiti da su centralizovane mre�e maǌe pouzdane zbog mogu�nosti prestanka ko-munikacije usled otkaza centralnog qvora, xto nije sluqaj kod decentralizovanihmre�a. S druge strane, mre�ni protokol je daleko jednostavniji kod centralizo-vanih mre�a.

3.1.2 Mre�ni protokol

Uspexna komunikacija bez grexaka i gubitka informacija izme�u dva entiteta umre�i je diktirana skupom proceduralnih pravila i konvencija koji odre�uju ko-munikaciono ponaxaǌe svakog uqesnika i nazivaju se mre�ni protokol. Protokoldefinixe konektore, kablove, signale, formate podataka, tehnike provere postojaǌagrexaka, kao i algoritme za spajaǌe mre�a i qvorova.

Imaju�i u vidu da je razmena podataka izme�u dve aplikacije na dva raqu-nara nu�no zahtevala postojaǌe nekog protokola, razumǉivo je da su u prvo vremeproizvo�aqi opreme razvijali veoma razliqite protokole nameǌene specifiqnimaplikacijama i na posebnoj kategoriji opreme, xto je dovelo do qeste nekompati-bilnosti jednih sa drugim. Jedan od problema koji se sre�e u razvoju mre�nih pro-tokola je kako neku tehnologiju uqiniti otvorenom i potpuno dostupnom. Modernemre�e su zasnovane na otvorenim standardima obezbe�uju�i potpunu nezavisnost odizbora proizvo�aqa zadovoǉavaju�i zahteve krajǌeg korisnika.

Vremenom su se iskristalisale dve kǉuqne oblasti: komercijalne aplikacije iprikuǉaǌe podataka, koje postavǉaju drugaqije zahteve u pogledu razmene podataka,pa su se i protokoli uglavnom usmeravali ka jednoj od te dve vrste aplikacija.Me�utim, neki od protokola (npr. TCP/IP) su naxli primenu u obe oblasti.


U odnosu na strukturu poruke protokoli se dele u qetiri kategorije:

• Karakter orijentisani protokoli - (BISYNC, MODBUS ASCII) zapoqiǌu prenosslaǌem specijalnog znaka (npr. dvotaqke “:”).

• Protokoli tipa “broj bajtova” - (DDCMP - DECNET), zapoqiǌu prenos slaǌemkaraktera iza koga sledi broj bajtova poruke koja �e biti preneta.

• Bit orijentisani protokoli - (SDLC, HDLC, TCP/IP) mogu slati porukeproizvoǉne du�ine i nisu ograniqeni na slaǌe specifiqnih karaktera.

• Protokoli posebne namene - svi ostali protokoli koji ne pripadaju ni jednojod prve tri kategorije.

3.1.3 OSI referentni model

Naporom ISO (International Organization for Standardization) predlo�en je modelmre�ne arhitekture poznat kao OSI (Open System Interconnection) model sa ciǉemje obezbe�ivaǌa okvira za mre�ne standarde koji je prihvatǉiv za sve proizvo�aqe,koji treba da im pomogne da razviju jedinstven i konkurentan proizvod, koji i daǉemo�e da komunicira sa kompatibilnim ure�ajima drugih proizvo�aqa. Osnovnaideja pri formiraǌu ovog modela bila je da se proces komunikacije podeli u vixelogiqkih celina (layer-a, nivoa, slojeva) i da se za svaki nivo omogu�i kreiraǌeposebnih standarda.

Slika 3.2. Sedmoslojni OSI model.


7. Aplikacioni sloj DHCP, DNS, FTP, HTTP, IMAP4 NNTP, POP3, SMTP,SNMP, SSH, TELNET, NTP

6. Prezentacioni sloj SSL, WEP, WPA, Kerberos5. Sesija Logiqki portovi 21, 22, 23, 80...4. Transport TCP, SPX i UDP3. Mre�a IPv4, IPv6, IPX, OSPF, ICMP, IGMP, ARP2. Veza podataka 802.11 (WLAN), Wi-Fi, WiMAX, ATM, Ethernet, Token Ring,

Frame Relay, PPTP, L2TP, ISDN1. Fiziqki sloj Habovi, ripiteri, kablovi, optiqki kablovi,

koaksijalni kablovi, ukrxtene parice i konektori

Tabela 3.1. Sedmoslojni OSI model.

Na slici 3.2, odn. u tabeli 3.1 je prikazan OSI referentni model koji deli mre�nefunkcije u sedam slojeva.

U funkcionalnom smislu, proces komunikacije se mo�e podeliti u qetiri celine:

• Aplikacija - Komunikacija zapoqiǌe time xto se u okviru korisniqke ap-likacije (npr. e-mail) generixe poruka. Ukazuje se potreba za uspostavǉaǌemsprege izme�u aplikacije i komunikacionog softvera (7. sloj - aplikacija) ida se formira poruka u odgovaraju�em formatu (6. sloj - prezentacija). Namestu predaje se vrxi kompresija podataka i formatira se poruka. Na mestuprijema se vrxi dekompresija podataka i primǉena poruka se preformatira uoblik u kome mo�e biti prosle�ena vixem nivou na kome je aplikacija.

• Mre�a - Kada je poruka spremna za slaǌe predajnik uspostavǉa vezu, zapoqiǌesesiju i pridru�uje poruku toj sesiji (5. sloj - sesija). Poruka se na slede�emnivou (4. sloj - transport) deli na blokove i odre�uju se krajǌe taqke pod-mre�a kroz koje �e pro�i pojedini blokovi. Zatim se svaki blok deli naokvire i odre�e se putaǌa blokova unutar svake mre�e (3. sloj - mre�a). Namestu prijema operacije se obavǉaju obrnutim redosledom. Na sloju 3. sesakupǉaju okviri i formiraju se blokovi, od kojih se na 4. sloju formiraporuka i provera ǌena ispravnost. Konaqno, 5. sloj povezuje primǉenu porukusa sesijom, prosle�uje je vixem nivou i prekida komunikaciju.

• Veza podataka - Na ovom nivou se upravǉa radom fiziqkog nivoa, odn. odre�ujese kada i kako �e se emitovati pojedini signali (2. sloj - veze podataka).Istovremeno se u skladu sa tipom viziqke veze paketi smextaju u okvire uodgovaraju�em fomatu.

• Prenos signala - Najni�i 1. sloj obavǉa prenos signala.


3.1.4 Topologija mre�e

Topologija mre�e je naqin na koji je svaki element povezan sa partnerom bilo fi-ziqki ili logiqki. Tokom godina, razvijeno je vixe razliqitih metoda fiziqkogsprezaǌa. Svaki od ǌih ima svojih vrlina i mana i ne mo�e reqi da je neki supe-rioriniji od drugog. Me�utim izdvajaju se tri najpopularnije topologije, koje �ebiti prikazane u nastavku.

Zvezda toplogija (Star toplology) - Ovo je verovatno najstarija od svih topologija.Odlikuje se postojaǌem centalnog hab ure�aja kroz koji protiqe qitav saobra�aj.Oqigledan nedostatak ove topologije je da otkaz haba izaziva prekid komunikacije igubitak qitave mre�e. Osnovna prednost je u tome xto prekid komunikacije izme�ubilo kog ure�aja i haba ne utiqe na rad ostatka mre�e. U ovoj topologiji sviure�aji u mre�i se vezuju u jednu taqku preko centralnog raqunara, xto znaqida se svaka razmena podataka obavǉa preko ǌega. Osnovna prednost sastoji se utome xto prekid komunikacije izme�u bilo kog ure�aja i centralnog raqunara neutiqe na rad ostatka mre�e. Kvar centralnog raqunara, me�utim dovodi do gubitkacele mre�e. Iz same strukture mre�e jasno je da se ona koristi prevashodno kadacentralni raqunar treba da razmeǌuje podatke sa ostalim raqunarima, odnosno kadostali raqunari u mre�i nemaju potrebe da me�usobno komuniciraju.

Slika 3.3. Zvezda topologija.


Bas (magistrala) topologija (Bus topology) - Svi ure�aji su povezani na zajed-niqku magistralu. Svaki qvor ima svoju adresu i svaki ure�aj mo�e da komunicirasa bilo kojim ure�ajem na magistrali. Mre�a je bidirekcionog tipa, brzine 1 do10 Mbps, a ǌen rad je nezavisan od otkaza pojedinih ure�aja, me�utim cela prestajesa radom u sluqaju otkaza magistrale.

Slika 3.4. Magistrala topologija.

Prsten toplogija (Ring toplogy) - Svi ure�aji su vezani u jedan prsten. Poruke seprenose kru�nim tokom od raqunara do raqunara. Kada jedan qvor �eli da poxaǉeporuku on je prenese na prsten. Poruka dolazi do slede�eg qvora, koji ispituje dali je poruka ǌemu upu�ena. Ako ustanovi da nije, on je jednostavno xaǉe daǉe kaslede�em qvoru u nizu. Prednost ove veze je u tome xto poruka putuje uvek u istomsmeru, pa tako ne mo�e do�i do kolizije. Nedostatak je naravno prekid na vezi kojinastaje qim neki ure�aj otka�e.

Slika 3.5. Prsten topologija.


3.1.5 Komponente LAN-a

Lokalne mre�e se grade povezivaǌem niza ure�aja pomo�u standardnih komponetni,navedenih u nastavku.

Komunikacioni kanali - parice, kablovi, be�iqna veza

Mikroraqunari ili radne stanice - moraju da imaju kartice za spregu sa mre�om(NIC - network interface card)

Mre�ni operativni sistem - u zavisnosti od tipa mre�e on mo�e biti smexten naserveru, na svakom raqunaru u mre�i ili podeǉen izme�u razliqitih ure�ajau mre�i.

Hab (Hub) - je ure�aj koji povezuje segmente mre�e. Hab prosle�uje poruku neqitaju�i je svakom ure�aju koji je na ǌega vezan. Hab se qesto koristi zavezivaǌe vixe raqunara u jednu taqku u mre�i.

Sviq (Switch) - ili “skretnica” je ure�aj koji povezuje dva ili vixe raqunara,haba, segmenta mre�e ili vixe mre�a. Sviq kreira sesije i obezbe�uje pravi-lan redosled u ǌihovoj realizaciji. Sviq ispituje adresu destinacije paketai prosle�uje ga, bez izmene, ka toj destinaciji. Sviq se mo�e programiratitako da se pojedini delovi mre�e izdvoje kao logiqke celine, tj. mo�e se tre-tirati kao “inteligentni” hab.

Bri (Bridge) - ili “most” je kolo za spregu (interfejs) koji povezuje segmente is-tog tipa. Bri radi na dva najni�a sloja OSI modela, obezbe�uju�i povezanostfiziqkog sloja i sloja veze podataka. On prebacuje saobra�aj sa jednog seg-menta mre�e na drugi na osnovu adresa paketa. Bri tako�e ima bafere zaprivremeni smextaj paketa. Paketi se quvaju kada do�e do zaguxeǌa u mre�i,da bi se naknadno kad se mre�a rastereti prosledili daǉe.

Ruter (Router) - ili “mre�ni prelaz” je “inteligentan” ure�aj koji podr�ava vezuizme�u sliqnih, ali razliqitih LAN-ova, kao i vezu LAN-a sa WAN-ovima iliMAN-ovima koji koji koriste isti mre�ni protokol. Ruteri rade na najni�atri sloja OSI modela, xto znaqi da oni vide celu mre�u. Kada primi paket,ruter analizira adresu krajǌeg odredixta i odre�uje najboǉu putaǌu u mre�ikoja vodi ka tom odredixtu. On tada meǌa okru�eǌe paketa (ali ne i ǌegovsadr�aj) tako da adresira slede�i ruter koji se nalazi na odre�enoj putaǌiprema krajǌem ciǉu.

Gejtvej (Gateway) - ili “prevodilac protokola” se koristi za prenos podatakaizme�u dve mre�e koje koriste razliqite veze podataka i standarde mre�e.On prima podatke sa jedne mre�e, obra�uje ih da bi ih prilagodio formatudruge mre�e i xaǉe ih preko te druge mre�e. Neki gejtvejevi ovu operacijuizvode qisto hardverski (veoma brzo), dok neki koriste softver xto usporavaǌihov rad. Gejtvej radi na svih sedam slojeva OSI modela.


3.1.6 Komunikacioni medijumi

Komunikacioni medijum se koristi da opixe fiziqku putaǌa izmenu prijemnika ipredajnika u komunikacionoj mre�i. Prenos podataka se mo�e vrxiti na jedan odtri naqina:

• simpleks prenos - podaci mogu da se prenose samo u jednom smeru (npr. tele-vizijski signal)

• polu-dupleks - podaci mogu da se prenose u oba smera, ali se u jednom trenutkuprenos mo�e obavǉati samo u jednom semeru.

• dupleks (ili puni dupleks) prenos - podaci se mogu istovremeno prenositi uoba smera.

U elektronskim komunikacijama se koristi nekoliko tipova medijuma: kablovi,radio talasi, infracrveni i ultrasoniqni talasi i svetlosni talasi. Zapravo, uodnosu na naqin realizacije komunikacionih kanala, ǌihova osnovna podela je na�iqne i be�iqne komunikacije.

Slika 3.6. Tipovi �iqnih veza.

�iqne veze se realizuju direktnom vezom izme�u predajnika i prijemnika. Ko-riste se tri vrste �iqnih kanala.

• Ukrxtene parice (Twisted-pair) - par izolovanih bakarnih �ica; prenos je rel-ativno spor (16-100 Mbps) i neotporan na xumove, posebno na ve�im rasto-jaǌima. Postoje dve kategorije kablova: UTP (unshielded twisted-pair) i STP(shielded twisted-pair)

• Koaksijalni kabl - izolovana bakarna �ica obmotana qvrstim ili upletenimmetalnim xtitom oko koga se nalazi plastiqni omotaq; brzine do 200 Mbps,otporan na xumove i na ve�im rastojaǌima.

• Optiqki kabl (Fiber-optic) - stotine ili hiǉade optiqkih vlakana koji prenosepulsiraju�i svetlosni signal. Izuzetno optporni na poreme�aje, omogu�avajuveoma brz prenos, qak i do 1 terabit u sekundi.


3.2 Primeri LAN tehnologija

3.2.1 Ethernet (IEEE 802.3)

Pod pojmom Ethernet se podrazumeva familija LAN proizvoda, tehnologija i pro-tokola pokrivenih IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineerings) 802.3 stan-dardom koji definixe ono xto je opxte poznato kao CSMA/CD (eng. carrier sensemultiple access / collision detection) protokol.

Tri brzine prenosa podataka su trenutno definisane: 10 Mbps (10Base-T Ethernet),100 Mbps (Fast Ethernet) i 1 Gbps (Gigabit Ethernet). Ethernet ve�ih brzina, kao 10Gigabit Ethernet, je u razvoju.

Uprkos pojavi raznih tehnologija i prokola, Ethernet je pre�iveo kao glavnamre�na tehnologija u mre�ama PC raqunara. Tako�e se nametnuo kao najpopularnijaLAN tehnologija u sistemima CSNU.

Ethernet protokol ima slede�e karakteristike:

• jednostavan je za razumevaǌe, implementaciju, kontrolu i upravǉaǌe;

• dozvoǉava implementaciju sa komponentama niske cene;

• obezbe�uje veliku fleksibilnost topologije pri instalaciji mre�e;

• garantuje uspexnu interkonekciju i rad standardnih proizvoda, nezavisno odproizvo�aqa.

Ethernet koristi collision-detection mod mre�ne komunikacije. Qvorovi mre�e moguda xaǉu poruku kad god nema aktivnosti na mre�i. Ukoliko dva qvora u isto vremexaǉu poruku, do�i �e do sudaraǌa. Poruka �e biti izgubǉena a qvorovi �e daqekaju izvestan period vremena pre ponovnog pokuxaja da poxaǉu poruku. Tehniqkekarakteristike Ethernet-a su date u tabeli 3.2.

Specifikacije Karakteristike

Mre�ni standard ISO 88023/IEEE 802.3 serialProtokol Standard na slojevima 1 i 2Arhitektura Topologija magistrale (bus) ili zvezdeBrzina prenosa 10 Mbps - 100 Mbps, 1 GbpsKapacitet mre�nih qvorova 48-bitno adresiraǌe (254 qvora po mre�i)Du�ina mre�e 100 m (10Base-T) do 10 km (optika)Media Access Control (MAC) metoda CSMA/CD

Tabela 3.2. Ethernet tehniqke specifikacije.


3.2.2 Internet protokol

Internet se�e u davnu 1969. godinu kada je Ministarstvo odbrane SAD dalo nalogda se stvori ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), sa ciǉem da sepove�u postoje�e raqunarske mre�e, tako da se spreqi gubitak komunikacije izme�udve mre�e. Internet, kao mre�a izme�u mre�a, koristi internet protokol kaoosnovu komunikacije i do�iveo je svoju komercijalizaciju 1993. godine.

Internent protokol je skup komunikacionih protokola koje koristi internet isliqne mre�e. Poznat je kao TCP/IP, zbog ǌegova dva najpopularnija protokola:Transmission Control Protocol (TCP) i Internet Protocol (IP)

TCP/IP obezbe�uje povezivaǌe krajǌih uqesnika, specificiraju�i naqin nakoji se podaci formatizuju, adresiraju, xaǉu, rutiraji i primaju na odredixtu.Sadr�i qetiri apstraktna sloja, svaki sa svojim protokolom. Poqevxi od najni�egna najvixem to su:

1. Veza podataka (obiqno Ethernet) sadr�i komunikacione tehnologije lokalnemre�e.

2. Internet sloj (IP) povezuje lokalne mre�e, uspostavǉaju�i povezivaǌe mre�a.

3. Transportni sloj (TCP) upravǉa host-to-host komunikaciju.

4. Aplikacioni sloj (npr. SMTP, FTP, SSH, HTTP, itd.) sadr�i sve protokole zaspecifiqne komunikacione servise (npr. kako web pretra�ivaq komunicira saweb serverom).

IP adrese

Adresa internet protokola, kra�e IP adresa, je numeriqka oznaka dodeǉena svakomure�aju (npr. raqunaru, xtampaqu,...) koji uqestvuje u lokalnoj mre�i koja koristiinternet protokol. IP adresa ima dve principske funkcije: identifikacija hostaili mre�nog interfejsa i adresiraǌe lokacije. Opisno reqeno: “Ime ukazuje xtase tra�i. Adresa ukazuje gde se to nalazi. Ruta ukazuje kako se do tamo dolazi.”

Dizajneri internet protokola su definisali IP adrese kao 32-bitni broj, poznatkao Internet Protocol Version 4 (IPv4), obezbe�uju�i maksimlano mogu�ih 4.294.967.296jedinstvenih adresa. IP adrese se obiqno prikazuju u 4 decimalna bloka: npr.147.91.26.20. Svaki blok se sastoji od 8 bitova (tzv. oktet), xto znaqi da je opsegvrednosti svakog bloka od 0 do 255.

Slika 3.7. Dekompozicija IPv4 adrese.


Uprkos tehnikama konzervacije adresnog prostora, ubrzano troxeǌeraspolo�ivog IPv4 adresnog prostora impliciralo je razvoj 128-bitnih adresa,tzv. IPv6. Adresni prostor je pove�an sa 32 na 128 bita ili 16 okteta, tako jepotencijalni maksimum adresnog prostora 2128 ili oko 3.403 × 1038 jedinstvenihadresa.

Ure�aji koji se nalaze u lokalnoj mre�i, a ne uqestvuju u internet saobra�aju(kao polazna i odredixna adresa) koriste privatne IP adrese. Ukoliko je pak po-trebno da ure�aji iz privatnih mre�a uqestvuju u internet saobra�aju, to se vrxikroz network address translation (NAT).

Klasa Poqetak privatnih adresa Kraj privatnih adresaA 10.0.0.0 10.255.255.255B 172.16.0.0 172.31.255.255C 192.168.0.0 192.168.255.255

Tabela 3.3. Ethernet tehniqke specifikacije.

Subnetwork ili kra�e subnet je logiqna i vidǉiva podela neke IP mre�e. Zapravo,IP adresa se sastoji od dva dela, network i host dela, sl. 3.8. Uqesnici u mre�i suu istom IP subnet-u ako je ǌihov network deo adrese isti, xto je preduslov da onikomuniciraju direktno. Nije dozvoǉeno da se isti host deo koristi dva puta u istojmre�i.

Daǉim deǉeǌem host dela IP adrese na subnet i host adresu(<network><subnet><host>) dolazi se do subnet-ova.

Slika 3.8. Tipiqna klasifikacija u network i host deo.

Subnet maska je 32-bitni broj koji “maskira” IP adresu i deli IP adresu na networkadresu i host adresu. Subnet maska se dobija postavǉaǌem host bitova na jedan ilinula.

Adresno podruqje mre�e Default mask

10.0.0.0 - 10.255.255.255 255.0.0.0172.16.0.0 - 172.31.255.255 255.240.0.0192.168.0.0 - 192.168.255.255 255.255.0.0

Tabela 3.4. Default maske podruqja privatnih adresa.

Za komunikaciju izme�u razliqitih mre�a je neophodan ruter. Za dodeǉivaǌerazliqitih adresa svakog uqesnika na mre�i je zadu�en administrator mre�e.

Standradni default gateway je “prozor” u svet i zna put kako se dolazi do drugihmre�nih ure�aja. Obiqno najni�u ili najvixu IP adresu u mre�i.

Automatska alokacija IP adrese se vrxi putem DHCP servera. DHCP (DynamicHost Server Configuration Protocol) dopuxta, uz pomo� odgovaraju�eg servera, di-namiqko dodeǉivaǌe IP adresa i druga podexavaǌa raqunara u mre�i. Dodeǉivaǌe


IP adresa na ovaj naqin je privremeno. IP adrese su izdate samo na odre�eno vreme(lease time).

MAC (Media Access Control) adresa je jedinstveni identifikator dodeǉen mre�nomadapteru. MAC adresa je najqex�e utisnuta u ROM od strane proizvo�aqa i du�ineje 48-bitova.

Domain Name System (DNS) je jedan od najva�nijih servisa na internetu. DNS jejavna baza podataka kojom se administriraju imena na internetu. U osnovi, DNS sekoristi za konverziju imena domena u IP adrese i mo�e se uporediti sa telefonskimimenikom. Konkretno ime domena www.mas.bg.ac.rs je mnogo lakxe zapamtiti nego IPadresu 147.91.26.20.

Virtual Private Network (VPN) je raqunarska mre�a koja transportuje privatne po-datke u javne mre�e (npr. internet). VPN korisnici razmeǌuju podatke kao da senalaze u internoj mre�i. Tunel izme�u VPN klijenta i VPN servera omogu�avakonekciju mre�a i obiqno je zaxti�en.

3.2.3 Be�iqne tehnologije

Posledǌih godina, be�iqne tehnologije su uvele nove mogu�nosti koje prevazilazefiziqka i finansijska ograniqeǌa �iqnih veza. Be�iqna okru�eǌa se jednostavnoprilago�avaju promenama u poslovnim potrebama i novim zahtevima. Eliminisaǌepolagaǌa kablova znatno ubrzava proces instalisaǌa i pojednostavǉuje retrofit-ing i proxireǌe sistema.

Najve�a dobit koju donose be�iqne tehnologije je fleksibilnost u pore�eǌu sa�iqnim vezama. Be�iqne tehnologije koje se najqex�e koriste u automatizaciji uzgradama su:

• ZibBee tehnologije;

• IEEE 802.11 saglasne (Wi-Fi) tehnologije;

• Bluetooth tehnologije;

• ostale specifiqne tehnologije.


3.3 Komunikacioni standardi automatizacije u zgradama

Komunikacioni standardi koji se najqex�e koriste u automatizaciji u zgradama su:

• BACnet

• LonWorks

• Modbus

• PROFIBUS

• PROFINET

• KNX/EIB

3.3.1 KNX - otvoreni standard za upravǉaǌe u ku�ama i zgradama

Istorijski razvoj

Asocijacija EIBA - European Installation Bus Association je nastala 1990. godine nainicijativu 15 velikih evropskih proizvo�aqa elektroinstalacionog materijala iopreme za upravǉaǌe u objektima sa ciǉem xireǌa, unapre�eǌa i standardizacijesistema za upravǉaǌe instalacija zvanim EIB. Na osnovu dogovora osnivaqkihfirmi razvijene su sistemske hardverske komponente, kao i sistemski softver. EIBsistem je razvijen u Siemens-u u Nemaqkoj. Sistem je najpre za�iveo u Nemaqkoji zemǉama u okru�eǌu (Austrija, Xvajcarska, ...), a zatim i xirom Evrope, za-hvaǉuju�i qemu je napravǉen veliki prodor u sektor komercijalnih zgrada. Odsvog osnivaǌa pa do 1999. godine, EIBA organizacija je objedinila preko 100 firmiproizvo�aqa opreme, a realizovani su projekti u preko 50 zemaǉa. U ovom peri-odu se pokazala kao neophodna xira integracija na evropskom i internacionalnomplanu, tako da je doxlo do integracije EIB sistema sa EHS (Electronic Home System)i BCI (Bati Bus), do tada delimiqno rasprostraǌenim bas sistemima.

Kao posledica spajaǌa ove tri organizacije, sredinom 1999. godine biva osno-vana Konnex asocijacija sa sredixtem u Briselu i sa ciǉem promovisaǌa jedin-stvenog KNX standarda, koji je proizvod tehniqke ekspertize iz predhodna tri sis-tema.

Konaqno, proces integracije svih vrsta elektriqnih instalacija i imple-mentacije savremenih tehnologija u objektima je kulminiralo 1. januara 2006. go-dine kroz osnivaǌe KNX asocijacije. KNX asocijacija u sebi sadr�i kompletnonasle�e EIB tehnike, unapre�ene sa svim pozitivnim aspektima preuzetim od BCIi EHS sistema, a oslobo�ene od grupacijskih te�ǌi unutar Konnex asocijacije.Danas KNX okupǉa proizvo�aqe, sistem integratore, nauqne ustanove i korisnikeovog standarda xirom sveta. Danas 248 svetskih firmi u 29 zemaǉa proizvodiure�aje i opremu kompatibilnu sa KNX standardom, obezbe�uju�i ogroman asorti-man proizvoda, qime se pru�aju velike mogu�nosti projektantima, investitorima isistem-integratorima u definisaǌu optimalnih rexeǌa sa stanovixta funkcional-nosti i cene koxtaǌa sistema. Preko 27000 sertifikovanih KNX partnera iz 112zemaǉa se bavi projektovaǌe, izvo�eǌem i puxtaǌem sistema u rad. Obuka i ser-tifikacija partnera se obavǉa u 188 centra u 35 zemaǉa. Istra�ivaǌe i unapred-jivaǌe oblasti se izvodi kroz 73 registrovane nauqne ustanove iz 21 zemǉe.


Aktivnosti na standardizaciji

Decembra 2003. godine Konnex je promovisan kao prvi otvoreni standard za autom-atizaciju u ku�ama i zgradama (“The KNX Standard; the world’s first open, royalty-freeand technology platform independent, standard for home & building control”), priznat kao:

• International Standard (ISO/IEC14543-3)

• European Standard (CENELEC EN50090 , CEN EN 13321-1, 13321-2)

• Chinese Standard (GB/Z 20965)

• ANSI/ASHRAE Standard (ANSI/ASHRAE 135)

Standard garantuje:

1. Qlanice KNX-a su oslobo�ene od dodatnih qlanarina.

2. Potpuna tehnoloxka nezavisnost od bilo koje specifiqne softver-sko/hardverske platforme.

3. Potpuna sertifikacija proizvoda koja garantuje vixe proizvo�aqa opreme.

4. Jedinstven softverski alat za projektovaǌe, razvoj softvera i puxtaǌe sis-tema u rad (ETS - Engineering Tool Software).

Argumenti za primenu KNX tehnologije

Glavni argument za primenu tehnologije kompatibilne sa KNX standardom je da sesamo jedan sistem za upravǉaǌe, regulisaǌe i komunikaciju koristi za sve funk-cije. Ovim se energija vodi direktno do potroxaqa, qime se omogu�ava direktnakontrola, kao preduslov za uxtedu energije. Osim toga, postupak instalacije jedaleko jednostavniji, dopuxtaju�i kasnije proxireǌe ili modifikovaǌe sistema.U sluqaju promene namene ili preraspodele nekog prostora, instalacija se pri-lago�ava softverskim parametrisaǌem, bez potrebe polagaǌa novih vodova. In-stalacija se jednostavno proxiruje sa sistemima centralnog nadzora i daǉinskogupravǉaǌa putem lokalne raqunarske mre�e, interneta ili mobilnog telefona.

Podexavaǌem parametara rada sistema, koje je mogu�e uqiniti bilo kada, svakiure�aj u sistemu se mo�e individualno konfigurisati. Ovo znaqi da je KNX sistemekstremno fleksibilnim, omogu�uju�i podexavaǌe i prilago�avaǌe svakodnevnimrastu�im zahtevima. Nije neophodno postojaǌe centralne upravǉaqke jedinice jersvaki od bas ure�aja ima sopstvenu inteligenciju, tzv. multi master system, pa se zbogtoga KNX podjednako koristi kako u malim projektima (privatni stanovi) tako i uvelikim (hoteli, poslovni objekti, ...).

Konaqno, KNX koristi jedinstveni softverski alat za parametrisaǌe, podexa-vaǌe i puxtaǌe u rad - ETS (Engineering Tool Software).


Medijumi za prenos informacija

Raspolo�iva su qetiri medijuma za prenos informacija:

• Twisted pair (KNX.TP)Prenos signala: posebnim upravǉaqkim kablom.Primena: nove instalacije ili znatno renoviraǌe - najve�i nivo pouzdanostiprenosa podataka.

• Power line (KNX.PL)Prenos signala: postoje�a elektriqna mre�a.Primena: na mestima gde nema potrebe za polagaǌem dodatnog upravǉaqkogkabla, a kabl 230V je raspolo�iv.

• Radio Frequency (KNX.RF)Prenos signala: radio veza.Primena: na mestima gde nije mogu�e ili se ne �eli polagaǌe kablova.

• KNXnet/IPPrenos signala: Ethernet.Primena: integracija KNX sistema u TCP/IP mre�u automatizacije u objektu.

Najqex�e korix�eni medijum je pariqni kabl (TP), posebno u novim objektima,ali i zbog ni�e cene. S druge strane, polagaǌe signalnog kabla generalno ne pred-stavǉa problem u novim zgradama. Signalni kabl koji se koristi je J-Y(St)Y 2x2x0,8mm. Kabl mo�e da se pola�e paraleno sa 230V naponskim kablovima. U sluqaju po-lagaǌa pariqnog kabla, ukupno kabliraǌe u pore�eǌu sa klasiqnom instalacionomtehnologijom se smaǌuje (do 60%), broj raspolo�ivih funkcija sistema se uve�ava ipoboǉxava se transparentnost instalacija. Pariqnim kablom se signalno povezujusenzori i aktuatori i u najve�em broju sluqajeva napajaju energijom ure�aji nabasu.

Ako poseban signalni kabl nije mogu�e polo�iti, npr. u sluqaju zavrxenih in-stalacija u objektu, KNX.PL omogu�ava da se postoje�a instalacija jake struje ko-risti za prenos podataka. Signali se utiskuju u sinusni naposki signal elektriqnemre�e.

KNX.RF koristi radio signale za prenos podataka, qime ne se zahteva postojaǌebilo kakvih kablova. Osim toga, prenos podataka ne zahteva optiqku vidǉivostizme�u ure�aja, a domet je diktiran vrstom i materijalom od koje je prepreka naq-iǌena. Maksimalni domet prenosa signala putem radio veze je oko 200m.

Za povezivaǌe i integraciju KNX sistema u centralni sistem nadzora i uprav-ǉaǌa u zgradi se koristi KNXnet/IP protokol. Kao resurs mo�e da se koristi po-stoje�a stukturna mre�a u objektu. Osim toga, putem KNXnet/IP protokola mogu�eje integrisati fiziqki odvojene zgrade korix�eǌem internet tehnologije.


Bus ure�aji

KNX proizvodi se mogu grupisati u qetiri glavne kategorije:

• Sistemske komponente (izvori napajaǌa, bus coupler-i, line coupler-i, interface-ii gateway-i)

• Senzori (taseri, prekidaqi, detektori pokreta i prisustva, senzori fiziqkihveliqina)

• Aktuatori (prekidaqki ure�aji, dimeri, pokretaqi roletni, venecijanera iskrinova)

• Svi ostali ure�aji kao xto su logicjke komponente i upravǉaqki paneli

Svaki ure�aj, bilo da je senzor ili aktuator, ima ure�aj za spajaǌa na bas - BCU(bus coupling unit), koji je definisan na nivou KNX standarda.

Kod senzora, za razliku od aktuatora, na BCU se preko 10-pinskog konektorapovezuje aplikacioni modul, poznat i kao physical external interface (PEI). U zavisnostiod konkretne potrebe, mogu�e je zakaqiti prekidaq, detektor pokreta, temperaturskikontroler i sl. Praktiqno, razliqiti proizvo�aqi opreme imaju slobodu da nastandardni BCU razviju aplikacione module prema svom svataǌu tr�ixne utakmice.

Aktuatori se na tr�ixtu pojavǉuju u vixe izvedbi: za monta�uu na DIN xinu,za monta�u u UP doznu ili za monta�u u sam ure�aj.

Poglavǉe 4

Upravǉaǌe procesa, PID iadaptivno upravǉaǌe

Upravǉaǌe procesa je jedna od najznaqajnih funkcija CSNU sistema. Od mnoxtvarazliqitih algoritama upravǉaǌa, PID upravǉaqki algoritam se najqex�e se ko-risti kod ovakvih sistema. PID algoritam upravǉaǌa ima nekoliko va�nih oso-bina: obezbe�uje povratnu spregu; ima mogu�nost eliminisaǌa statiqke grexkeputem integralnog dejstva; anticipira budu�e ponaxaǌe kroz diferencijalno de-jstvo. PID algoritimi upravǉaǌa su dovoǉan izbor u ve�ini aplikacija, naro-qito kada dinamika objekta ili procesa nije previxe zahtevna, a zahtevi za per-formansama sistema skromni. PID korekcioni organi se izvode na najrazliqi-tije naqine. Mogu da budu samostalni ure�aji za jednu ili vixe upravǉaqkihpetǉi. U upravǉaǌu procesima uqestvuju sa preko 95% svih algoritama uprav-ǉaǌa i uglavnom su u obliku PI algoritma. Mnoge korisne odlike PID-a se nedistibuiraju naxiroko jer se tretiraju kao poslovna tajna. Tipiqni primeri sutehnike za prebacivaǌe re�ima rada i antiwindup.

PID korekcioni organi su proxli razvoj kroz razliqite tehnologije, od pnumat-skih i hidrauliqkih do mikroprocesorskih, preko elektronskih cevi, tranzistorai integrisanih kola. Praktiqno, danas su svi PID korekcioni organi mikropro-cesorski. Ovo pru�a mogu�nost za implementaciju naprednih funkcija kao xto suauto-tuning, gain-scheduling ili kontinualna adaptacija.

Na slici 4.1 je dat strukturni dijagram sistema automatskog regulisaǌa, zatvo-renog sistema sa negativnom provratnom spregom. U nastavku �e biti diskutovanerazliqite vrste regulatora.

- -e Regulator IO

MO

Objekat

?

6

yr ue

d

- - -

�

Slika 4.1. Strukturni dijagram SAR-a.

33

Poglavǉe 4. Upravǉaǌe procesa, PID i adaptivno upravǉaǌe 34

4.1 Relejno upravǉaǌe

Povratna sprega se mo�e realizovati na vixe razliqitih naqina. Jednostavannaqin mehanizma povratne sprege se mo�e opisati matematiqki kao:

u =

{umax, e > 0

umin, e < 0, (4.1)

gde je e = r− y signal grexke. Ovakva vrsta upravǉaǌa se zove relejno (on−off) up-ravǉaǌe. Jasno je da kod ovakvog upravǉaǌa nema podexǉivih parametara. Relejnoupravǉaǌe uspeva da odr�i upravǉanu veliqinu oko �eǉene vrednosti, ali obiqnodolazi do oscilovaǌa izlazne veliqine. Treba napomenuti da u izrazu (4.1) up-ravǉaqka veliqina nije definisana kada je grexka jednaka nuli. Praksa je da seobiqno relejno upravǉaǌe modifikuje bilo zonom neosetǉivosti ili histerezisom(slika 4.2).

e

u

e

u

e

uA B C

Slika 4.2: Razliqiti tipovi relejnih regulatora: idealno relejno upravǉaǌe (A),relejno upravǉaǌe sa zonom neosetǉivosti (B), relejno upravǉaǌe sa histerezisom(C).

4.2 Proporcionalno upravǉaǌe

Razlog zbog kog se kod relejnog upravǉaǌa dexavaju oscilacije je zato xto dolazido preterane reakcije sistema, tj. male promene grexke dovode do punog opsega pro-mene upravǉaqke veliqine. Ovaj efekat se prevazilazi proporcionalnim upravǉa-ǌem, gde je upravǉaǌe srazmerno signalu grexke. Slika 4.3 prikazuje nelinearnukarakteristiku proporcionalnog regulatora.

grexka

Pove�aǌe pojaqaǌa

100

upravǉaǌ

e%

Slika 4.3. Karakteristika proporcionalnog regulatora.


Za opisivaǌe karakteristike proporcionalnog regulatora neophodno je defini-sati granice umax i umin vrednosti upravǉaǌa. Vrednost upravǉaǌa izme�u ovihgranica se definixe bilo nagibom statiqke karakteristike (pojaqaǌe regulatoraKp) ili definisaǌem opsega gde je statiqka karakteristika linearna, tzv. pro-porcionalno podruqje Pb (proportional band). Ovaj opseg je obiqno simetriqan oko�eǉene vrednosti (slika 4.4).

y

u

Pb

umin

u0

umax

r

Slika 4.4. Karakteristika P regulatora.

Proporcionalno podruqje i pojaqaǌe regulatora su povezani slede�omrelacijom:

umax − umin = KpPb, (4.2)

odnosno,

Pb =umax − umin

Kp. (4.3)

Normalno je da je pun opseg izlaza iz regulatora izme�u 0 i 100%, xto povlaqi

Kp =100%

Pb. (4.4)

Treba uoqiti da se za velike vrednosti signala grexke proporcionalni regula-tor ponaxa kao relejni.

Jednaqina koja opisuje P-regulator u opxtem sluqaju mo�e da se predstavi kao

u(t) = Kpe(t) + u0, (4.5)

gde je u0 nominalno upravǉaǌe, tj. vrednost upravǉaǌa kada je grexka nulta. Nom-inalno upravǉaǌe qesto bude (umax − umin)/2, me�utim nekada se podexava ruqno dabi se ostvarila nulta statiqka grexka pri datoj �eǉenoj vrednosti.


Karakteristika proporcionalnog regulatora sa slike 4.4 mo�e drugaqijeprika�e, kada je na apcisnoj osi grexka e, slika 4.5.

e

u

umin

u0

umax

Pb

nagib Kp

Slika 4.5: Karakteristika proporcionalnog regulatora. Ulaz je grexka e a izlazje upravǉaqki signal u.

Primer 1Proporcionalni temperaturski regulator upravǉa elektriqni grejaq qija seizlazna snaga meǌa u rasponu od 9 kW do 3 kW sa pove�aǌem upravǉaǌe temperaturesa 16o na 24o. Izlaz iz grejaqa mo�e da se upravǉa izme�u 0 i 12 kW.

Proporcionalno pojaqaǌe regulatora (nagib ulazno/izlazne karakteristike) je:

Kp =(9− 3)kW

(24− 16)K= 0.75

kW

K. (4.6)

Proporcionalno podruqje je:

Pb =umax − umin

Kp=

(12− 0)kW

0.75kW/K= 16K. (4.7)

Ovo je tako�e mogu�e predstaviti preko procenata:

Kp =(75− 25)%

(24− 16)K= 6.25

%

K, (4.8)

Pb =umax − umin

Kp=

(100− 0)%

6.25K= 16K. (4.9)

Na slici 4.6 su dati rezultati simulacije rada sistema za razliqite vrednostipojaqaǌa P regulatora. Sa slike 4.6(a) se uoqava da se sa pove�aǌem pojaqaǌasmaǌuje statiqka grexka, me�utim sistem postaje oscilatorniji. Distribucijapolova zatvorenog sistema u zavisnosti od parametra Kp je data na slici 4.6(b).

Da bi se eliminisala statiqka grexka, proporcionalni qlan mo�e da se promeni:

u(t) = Kpe(t) + uff , (4.10)

gde je uff deo upravǉaǌa u otvorenom kolu (feedforward), koji se podexava da bise dobila odgovaraju�a statiqka grexka. Da bi se ovaj qlan podesio neophodno jeegzaktno poznavati dinamiku objekta, xto je nekada nemogu�e. Parametar uff se uPID literaturi naziva reset i podexava se ruqno.


0 5 10 15 200

0.5

1

1.5

t (s)

y

Kp = 1

Kp = 2

Kp = 5

0 5 10 15 20−2

0

2

4

6

t (s)

u

Kp = 1

Kp = 2

Kp = 5

(a) Odziv i upravǉaǌe

−3 −2 −1 0 1 2 3

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5

Re

jIm

Kp = 1

Kp = 2

Kp = 5

(b) Polovi zatvorenog sistema

Slika 4.6: Jediniqni odskoqni odziv sistema sa P regulatorom. Prenosna funkcija

objekta je Wo(s) =1

(s+ 1)3. Parametri regulatora: Kp = 1, 2 i 5.

4.3 Integralno upravǉaǌe

Glavni zadatak integralnog dejstva regulatora je da eliminixe statiqku grexkuupravǉane veliqine. Samo sa proporcionalnim dejstvom, sasvim je prirodno posto-jaǌe statiqke grexke. Sa integralnim dejstvom, postojaǌe male pozitivne grexkeimplicira pove�aǌe upravǉaqkog signala, dok negativna grexka dovodi do smaǌeǌaupravǉaqkog signala, bez obzira koliko grexka bila mala.

U sluqajevima kada je mogu�e pove�ati proporcionalno pojaqaǌe uz zadr�avaǌedobre relativne stabilnosti i performansi sistema, mogu�e je uticati na smaǌeǌestatiqke grexke. Me�utim, kada se u sistemu javǉaju znaqajna vremenska kaxǌeǌa,neprihvatǉivo je koristi velika pojaqaǌa. Kada bi upravǉaǌe vrxio operater ikada bi isti primetio postojaǌe statiqke grexke usled promena �eǉenih vrednostii/ili dejstva poreme�aja, pokuxao bi ovo da ispravi promenom �eǉene vrednostiili upravǉaqkog signala dok se ne bi eliminisala grexka. Ovo se naziva ruqnireset. Integralno dejstvo se mo�e zamisliti kao ure�aj koji automatski ponixtavanominalno upravǉaǌe kod proporcionalnog regulatora.

Integralno dejstvo se qesto kombinuje sa proporcionalnim upravǉaǌem i mo�ese opisati jednaqinom,

u(t) = Kp

(e(t) +

1

Ti

∫ t

0e(τ)dτ

), (4.11)

gde je Kp proporcionalno pojaqaǌe, a Ti integralno vreme.

Sam integralni qlan je:

I(t) =Kp

Ti

∫ t

0e(τ)dτ. (4.12)

Pretpostavimo da se sistem nalazi u stacionarnom re�imu rada sa konstantnimsignalom upravǉaǌa u0 i konstantnom grexkom e0. Iz jednaqine 4.5 sledi da jesignal upravǉaǌa tada:

u0 = Kp

(e0 +

e0Tit

). (4.13)

Dokle god je e0 6= 0, jasna je kontradiktornost da je upravǉaǌe u0 konstantno.Dakle, regulator sa integralnom dejstvom �e uvek te�iti da eliminixe statiqku


grexku. Drugim reqima, integralni qlan �e postati nula samo kada se eliminixestatiqka grexka. Eliminisaǌe statiqke grexke integralnim dejstvom je mnogo boǉenego dodavaǌem upravǉaǌa u otvorenom kolu (uff) koje zahteva precizno poznavaǌeparametara objekta ili procesa.

t

u = Kp(1 +t

Ti)

Kp

2Kp

Ti

Slika 4.7. Karakteristika PI regulatora.

Uoqimo da se koeficijent integralnog vremena nalazi u brojiocu jednaqine (4.5).Ovo ima svoju odgovaraju�u dimenziju i praktiqnu interpretaciju. Da bi smo torazumeli, razmotrimo jediniqnu odskoqnu promenu signala grexke e(t) i vremenskiodziv PI regulatora na tu promenu. Odmah nakon odskoqne promene izlaz regula-tora je Kpe. Nakon vremena Ti, izlaz regulatora se duplira, slika 4.7.

Na slici 4.8 je prikazana simulacija sistema sa PI regulatorom. Proporcio-nalno pojaqaǌe je konstantno Kp = 1, dok se integralno vreme meǌa. Sluqaj Ti =∞odgovara qistom proporcionalnom upravǉaǌu (kao u sluqaju Kp = 1 na sl. 4.6). Kadaintegralno vreme ima neku konaqnu vrednost, statiqka grexka biva eliminisana. Zavelike vrednosti integralnog vremena odziv sistema se polako pribli�ava �eǉenojvrednosti. Obrnuto, za maǌe vrednosti Ti odziv je br�i ali postaje oscilatoran.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

0.5

1

1.5

2

Tip = ∞

Ti = 5

Ti = 2

Ti = 1

t (s)

y(t)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

0.5

1

1.5

2

2.5

t (s)

u(t)

Ti = ∞

Ti = 5

Ti = 2

Ti = 1

Slika 4.8: Jediniqni odskoqni odziv sistema sa PI regulatorom. Prenosna funk-

cija objekta je Wo(s) =1

(s+ 1)3. Parametri regulatora: Kp = 1, Ti = 1, 2, 5 i

∞.


4.4 Diferencijalno upravǉaǌe

Svrha diferencijalnog dejstva je da poboǉxa stabilnost zatvorenog sistemaautomatskog upravǉaǌa. Usled dinamike nekog objekta ili procesa, dolazi do kax-ǌeǌa reakcije upravǉane veliqine na dejstvo upravǉaǌa. Drugim reqima, uprav-ǉaqki sistem kasni sa kompenzovaǌem grexke. Dejstvo regulatora sa proporcional-nim i diferencijalnim upravǉaǌem se mo�e interpretirati kao upravǉaǌe koje jeproporcionalno predikciji izlazne veliqine.

t

u = Kp(1 +t

TD)

Kp

2Kp

Td

Slika 4.9. Karakteristika D regulatora.

Osnovna varijanta PD regulatora je

u(t) = Kp

(e(t) + Td

de(t)

dt

), (4.14)

odnosno, diferencijalno dejstvo je

D(t) = KTdde(t)

dt, (4.15)

gde je Td diferencijalno vreme.

Razmotrimo jediniqnu nagibnu promenu signala grexke e(t) =1

Tdth(t) i vremenski

odziv PD regulatora na tu promenu. Odmah nakon odskoqne promene izlaz regula-tora je Kpe. Nakon vremena Td, izlaz regulatora se duplira, slika 4.9.


4.5 PID upravǉaǌe

PID regulator ima tri qlana. Proporcionalni qlan korespondira sa propor-cionalnim upravǉaǌem. Integralni qlan daje upravǉaǌe proporcionalno vremen-skom integralu grexke, obezbe�uju�i eliminisaǌe statiqke grexke. Diferenci-jalno dejstvo je proporcionalno izvodu grexke upravǉane veliqine. Postoje mnogevarijacije osnovnog PID algoritma kojima se posti�u poboǉxane performanse sis-tema. “Kǌixka” verzija PID regulatora je:

u(t) = Kp

(e(t) +

1

Ti

∫ t

0e(τ)dτ + Td

de(t)

dt

). (4.16)

Drugi oblik se mo�e predstaviti u obliku:

u(t) = KP e(t) +KI

∫ t

0e(τ)dτ +KD

de(t)

dt, (4.17)

gde su KI =KP

Ti- integralno pojaqaǌe i KD = KPTD - diferencijalno pojaqaǌe.

Na slici 4.10 je prikazana paralelna realizacija PID regulatora.

KI

s

KP

KDs

E(s) U(s)

Slika 4.10. Paralelna realizacija PID regulatora.


Slika 4.11 ilustruje zatvoreni sistem sa idealnim PID regulatorom. Regulatorsa povratnom spregom po grexci ima samo jednu ulaznu veliqinu e = r − y.

KP

KI

s

KDs

Wo(s)U(s)R(s) E(s) Y (s)

−

Slika 4.11. PID regulator sa povratnom spregom po grexci.

Regulator sa sa slike 4.12 ima dva ulaza, �eǉenu vrednost r i izlaznu veliqinu y.Integralno dejstvo deluje na grexku, dok proporcionalno i diferencijalno dejstvodeluju na izlaznu veliqinu sistema y. Ovakva realizacija je u literaturi poznatakao regulator sa dva stepena slobode (two degree-of-freedom).

KI

s

KP

KDs

Wo(s)U(s)

−1

R(s) E(s)

Y (s)

Slika 4.12. PID regulator sa dva stepena slobode.


4.5.1 Ograniqavaǌe diferencijalnog pojaqaǌa

Diferencijalno dejstvo mo�e da dovede do nepo�eǉnih efekata u sluqaju visoko-frekventnog xuma pri mereǌu. Neka je xum mereǌa u obliku sinusoidalnog signala:

n = a sin ωt, (4.18)

onda je deo difrencijalnog dejstva od xuma:

un = KDdn

dt= aωKD cos ωt. (4.19)

Upravǉaqki signal zbog ovoga mo�e da ima veoma velike vrednosti ukoliko je xumdovoǉno velike uqestanosti. Zbog toga je neophodno ograniqiti diferencijalnodejstvo na slede�i naqin:

D(s) = KDs

s

N+ 1

E(s) = KPTds

Tds

N+ 1

E(s). (4.20)

Ova modifikacija mo�e da se interpretira kao idealni diferencijator profil-triran dinamiqkim elementom prvog reda sa vremenskom konstantom Td/N . Dakle,ova aproksimacija deluje kao diferencijator za komponente signala niske uqestano-sti. Me�utim, pojaqaǌe je ograniqeno na KP /N , tj. visokofrekventni xum mereǌaje ograniqen na tu vrednost, pri qemu su tipiqne vrednosti faktora N izme�u 8 i20.


4.6 Zigler-Nikolsova metoda za podexavaǌe PID regula-tora

In�eǌeri i korisnici sistema automatskog upravǉaǌa se svakodnevno susre�usa potrebom za podexavaǌem parametara regulatora kako bi se ostvarilo �eǉenodinamiqko ponaxaǌe. Postoji mnogo razliqitih naqina da bi se ovo postiglo.Obzirom da PID regulator ima samo nekoliko parametara koje treba podesiti,razvijeno je mnoxtvo specijalnih empirijskih metoda za podexavaǌe. Prva prav-ila za podexaǌe regulatora su razvili Zigler (Ziegler) i Nikols (Nichols).

4.6.1 Metoda odskoqnog odziva

Ova metoda se zasniva na snimaǌu odskoqnog odziva otvorenog kola sistema.Odskoqni odziv je okarakterisan sa dva parametra L i a, koji predstavǉaju pre-sek najstrimije tangente odskoqnog odziva sa koordinatnim osama. Parametar Lje aproksimacija vremenskog kaxǌeǌa, a odnos a/L je najstrmiji nagib odskoqnogodziva.

Prosedura za sprovo�eǌe ove metode je slede�a:

1. Sistem mora da bude u otvorenom kolu.

2. Dovesti proces xto je bli�e radnoj taqki.

3. Pobuditi proces odskoqnim upravǉaqkim signalom u. Korak treba da budedovoǉno “mali” (npr. 10% od nominalnog upravǉaǌa), kako se proces ne bisuvixe udaǉio od nominalne taqke.

4. Sa odskoqnog odziva odrediti ekvivalentno kaxǌeǌe L i a.

5. Podesiti paremetre PID regulatora prema tabeli 4.1. Proceǌena perioda Tpdominantne dinamike zatvorenog sistema je tako�e data u tabeli.

Regulator Kp Ti Td TpP 1/a 4LPI 0.9/a 3L 5.7LPID 1.2/a 2L L/2 3.4L

Tabela 4.1: Parametri PID regulatora dobijeni Zigler-Nikolsovom metodom uq-estanosnog odziva.


Primer 2Zigler-Nikolsova metoda odskoqnog odziva

Zigler-Nikolsova metoda �e se primeniti na objekat qija je prenosna funkcija:

Wo(s) =1

(s+ 1)3. (4.21)

0 2 4 6 8 10−0.4

−0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

t (s)

y

a = 0.21758

L = 0.8045K

p = 4.5961

Ti = 1.609

Td = 0.40225

L

a

(a) Odskoqni odziv otvorenog sistema

0 5 10 15 20 25 300

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

t (s)y

(b) Jediniqni odskoqni odziv zatvorenog sis-tema sa PID regulatorom

Slika 4.13: Odre�ivaǌe parametara PID regulatora za objekat metodom odskoqnog

odziva. Prenosna funkcija objekta1

(s+ 1)3.

4.6.2 Metoda uqestanosnog odziva

Ova metoda se zasniva na dovo�eǌu zatvorenog sistema automatskog upravǉaǌa nagranicu stabilnosti. Odskoqni odziv tada ima oblik nepriguxenih oscilacija iokarakterisan je sa periodom oscilovaǌa Tc.

Procedura za sprovo�eǌa ove metode je slede�a:

1. Sistem mora da bude u zatvorenom kolu.

2. Dovesti proces xto je bli�e radnoj taqki.

3. Iskǉuqiti I i D dejstvo (postaviti inegralno vreme Ti =∞ i diferencijalnovreme Td = 0.

4. Najpre postaviti Kp = 0, a zatim lagano pove�avati vode�i raquna o karak-teru prelaznog procesa. Pove�avati Kp dok se sistem ne dovede na granicustabilnosti, odn. dok se ne pojave nepriguxene oscilacije u izlaznom signalu.

5. Pri ovom ”kvazi stacionarnom staǌu”, pojaqaǌe se naziva kritiqno pojaqaǌeKc, a perioda oscilovaǌa Tc.

6. Podesiti paremetre PID regulatora prema tabeli 4.2.

Ukoliko je stabilnost zatvorenog sistema slaba, pokuxati sa smaǌivaǌem Kp, zanpr. 20%.

Primer 3Zigler-Nikolsova metoda uqestanosnog odziva

Za objekat opisan prenosnom funkcijom (4.21) bi�e odre�eni parametri PIDregulatora primenom metode uqestanosnog odziva.


Regulator Kp Ti Td TpP 0.5Kc TcPI 0.4Kc 0.8Tc 1.4TcPID 0.6Kc 0.5Tc 0.125Tc 0.85Tc

Tabela 4.2: Parametri PID regulatora dobijeni Zigler-Nikolsovom metodomodskoqnog odziva.

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

t (s)

y

Kc = 8Tc = 3.63K

p = 4.8

Ti = 1.815

Td = 0.45375

(a) Odskoqni zatvorenog sa P regulatorom

0 5 10 15 20 25 300

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

t (s)y

(b) Jediniqni odskoqni odziv zatvorenog sis-tema sa PID regulatorom

Slika 4.14: Odre�ivaǌe parametara PID regulatora za objekat metodom uqes-

tanosnog odziva. Prenosna funkcija objekta1

(s+ 1)3.

4.7 Integrator Windup

Kada sistemi automatskog upravǉaǌa rade u xirokom opsegu radnih uslova, mo�eda se dogodi da upravǉaqka veliqina dovede izvrxni organ u zasi�eǌe. Tada sis-tem nastavǉa da radi kao da je u otvorenom kolu, zato xto izvrxni organ ostaje ukrajǌem polo�aju nezavisno od izlazne veliqine sistema. Ako se koristi regula-tor sa integralnim dejstvom, grexka �e nastaviti da se integrali. Ovo znaqi daintegralni qlan mo�e da postane veoma veliki, odn. kolokvijalno se ka�e da se on“navija”. Tada je neophodno da grexka ima suprotan znak na du�e vreme, kako bi seintegrator “ispraznio”. Posledica ovoga je da bilo koji regulator mo�e da imadugaqak prelazni proces kada izvrxni organ do�e u zasi�eǌe.

Postoje mnogo razliqitih tehnika za spreqavaǌe windup efekta. Jedna od jednos-tavnih tehnika je back-calculation, sl. 4.15. U regulator se uvodi dodatna lokalnapovratna sprega oko integratora. Signal es je razlika izme�u nominalnog izlaza re-gulatora v i zasi�enog izlaza regulatora u (izlaza izvrxnog organa). Signal es seuvodi u integrator preko pojaqaǌa 1/Ti. Signal es je nula kada kada nema zasi�eǌa,u kom sluqaju nema nikakvog efekta na integrator. Kada do�e do zasi�eǌa izvrxnogorgana, signal es biva razliqit od nule pokuxavaju�i da navede izlaz integratoraka vrednosti v bliskoj granici zasi�eǌa.

Na slici 4.16 je prikazano xta se dexava kada se primeni PI regulator sa anti-windup-om.


Slika 4.15. Regulator sa anti-windup-om.

0 20 40 60 80 1000

0.5

1

1.5

2

t [s]

y

0 20 40 60 80 100−0.2

−0.1

0

0.1

0.2

t [s]

u

windupanti−windup

windupanti−windup

Slika 4.16: Jedniniqni odskoqni odziv PI regulatora sa i bez anti-windup-a.

Prenosna funkcija objekta Wo(s) =1

s(s+ 1). Parametri regulatora Kp = 1 i Ti = 2.


4.8 Komercijalni regulatori

Komercijalni PID regulatori se razlikuju po strukturi zakona upravǉaǌa, pa-rametrima, ograniqavaǌu pojaqaǌa na visokim uqestanostima i naqinu na koji seformira �eǉena vrednost. Da bi uopxte mogao da se podesi jedan ovakav regu-lator, neophodno je da se poznaje struktura specifiqnog regulatora. Nekada oveinformacije nisu u potpunosti raspolo�ive iz tehniqke dokumentacije.

Na slici 4.17 su prikazani neki od standardnih industrijkih PID regulatora.

Slika 4.17: Igled tipiqnih industrijskih SIPART industrijskih regulatora kom-panije Siemens.

PID regulatori mogu da budu softverski, odn. da budu realizovani u programa-bilnim kontrolerima. Blok dijagram jednog funkcijskog bloka PID regulatora jedat na slici 4.18.


Slika 4.18: Blok dijagram SIMATIC PID temperaturskog regulatora kompanijeSiemens.


4.9 Xirinsko-impulsno-modulisano upravǉaǌe

Ulazi i izlazi iz kontrolera su obiqno analogni signali, bilo strujni (0-20 mAili 4-20 mA), ili naponski (0-10 V). Me�utim, kod temperaturskih kontrolera jeuobiqajena praksa da se uz kontroler integrixe i pojaqavaq snage. Pojaqavaq snagemo�e da bude tiristorski ili trijaqki. Sa tiristorima, naizmeniqni napon seprekida pri datom faznom uglu naizmeniqnog napona. Triaci se tako�e koriste zaprekidaǌe naizmeniqnog napona, ali za razliku od tiristora mogu da vrxe preki-daǌe bidirekciono. Izlaz iz triaka se dexava samo pri tzv. zero crossing-u, tako daimaju izlaz sliqan pulsevima.

Xirinsko-impulsna-modulacija (PWM - Pulse-width modulation) je tehnika koja sekoristi za upravǉaǌe snage elektriqnih ure�aja. Uqestanost prekidaǌa PWM sig-nala mora da bude dosta ve�a od referentnog signala. Xirina trajaǌa pulsa(duty cycle) opisuje deo vremena kada je signal na visokom nivou. Trajaǌe pulsase izra�ava u procentima u odnosu na periodu modulisaǌa.

Najjednostavniji naqin za PWM se dobija pore�eǌem modulixu�eg signala (uobliku testere ili trouglaste forme) i referentnog signala. Kada je vrednostreferentnog signala ve�a od modulixu�eg signala, PWM signal je na viskom nivou,inaqe je nizak (slika 4.19).

Slika 4.19. Realizacija xirinsko-impulsno-modulisanog upravǉaǌa.

Glavna prednost PWM-a ogleda se u tome da je gubitak energije u prekidaqkomure�aju minimalan.


4.10 Adaptivno upravǉaǌe

Prema Webster-ovom reqniku req ”adaptirati” znaqi ”promeniti (nekoga ili nexto)tako da se ǌegovo ponaxaǌe povine novim ili promeǌenim okolnostima”. Termin”adaptivno upravǉaǌe” se koristi jox od ranih pedesetih godina ovog veka. Takoje 1950. godine objavǉen prvi patent jednog adaptivnog regulatora.

Dugo godina su autori pokuxavali da daju definiciju adaptivnog upravǉaǌa. Najednom od prvih simpozijuma 1961. godine predlo�ena je slede�a definicija: ”Adap-tivni sistem je svaki fiziqki sistem koji je projektovan sa adaptivnog stanovixta”.Intuitivno, adaptivni regulator je onaj regulator koji mo�e da meǌa svoje pona-xaǌe u odnosu na promenu dinamike objekta ili poreme�aja. Poxto je uobiqajenapovratna sprega uvedena u istu svrhu, prirodno se name�e pitaǌe u qemu je raz-lika izme�u klasiqnog upravǉaǌa sa povratnom spregom i adaptivnog upravǉaǌa.Potpuno jasna definicija adaptivnog upravǉaǌa, koja bi na osnovu uvida u struk-turu i funkcionisaǌe regulatora mogla da oceni da li je neki regulator adaptivniili ne, jox uvek ne postoji. Me�utim, pored mnogo neslagaǌa, usvojen je konsenzusda sistem sa povratnom spregom i regulatorom koji ima konstantne parametre nijeadaptivni. Veliki broj autora zastupa pragmatiqni stav da je adaptivno upravǉa-ǌe poseban oblik nelinearnog upravǉaǌa sa povratnom spregom, gde se veliqine uprocesu mogu podeliti u dve kategorije, koje se meǌaju razliqitim brzinama. Pro-menǉive koje se sporo meǌaju nazivaju se parametri. To name�e potrebu za uvo�eǌedve vremenske skale: prve, br�e koja se odnosu na obiqnu povratnu spregu i druge,sporije za a�uriraǌe parametara regulatora.

Ranih pedesetih godina se naxiroko krenulo sa istra�ivaǌem adaptivnih sis-tema, xto je bilo motivisano razvojem automatskih pilota za avione visokih per-formansi. Poxto takvi aparati rade u xirokom opsegu brzina i visina, doxlo sedo zakǉuqka da su linearni regulatori sa fiksnim parametrima radili dobro samou jednom uskom osegu radnih uslova, dok su sa promenom nominalnih radnih uslovaradili znatno loxije. Zbog toga su bili neophodni sofisticiraniji regulatorikoji rade dobro u xirokom opsegu radnih uslova.

Razvoj teorije upravǉaǌa xestdesetih godina, kao i uvo�eǌe koncepta staǌa iteorije stabilnosti je bilo veoma znaqajno za oblast adaptivnih sistema. Osimtoga, znaqajni su bili i rezultati u identifikaciji, parametarskom oceǌivaǌu iteoriji stohastiqkih sistema.

Sedamdesetih godina adaptivni sistemi do�ivǉavaju svoju renesansu. I poredmnogih objavǉenih praktiqnih rexeǌa, teorijski rezultati i daǉe maǌkaju.

Tek se kasnih sedamdesetih i poqetkom osamdesetih pojavǉuju dokazi stabilnostiadaptivnih sistema, pod znatno ograniqavaju�im pretpostavkama. Brz razvoj u ob-lasti mikroelektronike omogu�io je jednostavnu i jevtinu primenu adaptivnih re-gulatora. Na ovom poǉu se i danas odvija sna�an razvoj, kako na univerzitetima,tako i u industriji. Na tr�ixtu je prisutno vixe vrsta komercijalnih adaptivnihregulatora, dok se broj industirijskih aplikacija polako, ali sigurno pove�ava.

Adaptivni sistemi su povezani sa sa mnogim disciplinama. Qvrsto su osloǌenina teoriju nelinearnih sistema, jer su adaptivni sistemi u svojoj sr�i neline-arni. Jedan od kǉuqnih elemenata je i teorija stabilnosti. Osim toga, povezani susa teorijom osredǌavaǌa, stohastiqkim sistemima i parametarskom estimacijom.Iz prethodnog je jasno da su adaptivni sistemi izuzetno slo�eni kako za analizu,tako i za sintezu, i zahtevaju svestrano poznavaǌe kontinualnih, kao i digitalnihupravǉaqkih sistema.


4.10.1 Podela adaptivnih sistema

Kao ishodixte u razmatraǌu adaptivnih sistema, autori uzimaju jedan robustniregulator sa velikim pojaqaǌem (constant-gain robust regulator). Blok dijagram takvogsistema je prikazan na slici 4.20.

- Wm- j - WR

- Wo-

6

Model Regulator Proces

r ym

u

y

-

6

-

6

-

6

Slika 4.20. Blok dijagram sistema sa regulatorom sa velikim pojaqaǌem

Povratna sprega sa regulatorom sa velikim pojaqaǌem slu�i da natera izlaziz sistema y, da xto je mogu�e boǉe prati prati izlaz iz referentnog modela ym.Ukoliko je propusni ospeg izabranog modela maǌi od propusnog opsega zatvorenogsistema, sistem �e dobro da radi i u sluqaju promenǉive dinamike procesa. Os-novni problem kod sinteze ovakvih sistema je kako izabrati odgovaraju�i regulatori referentni model, da se zadovoǉe uslovi stabilnosti, odnosno da se zadr�e �e-ǉene performanse sistema uprkos promenama veliqina u procesu. Ovakvi sistemise u literaturi zovu sistemi sa dva stepena slobode. U sluqaju regulatora safiksnim vrednostima parametara, pove�aǌem pojaqaǌa otvorenog kola mogu�e jesmaǌiti uticaj promene parametara u procesu. Ako postoje ograniqeǌa ili se ne-dovoǉno poznavaǌu parametari procesa, izborom slo�enije strukture upravǉaqkogsistema je mogu�e izvrxiti sintezu robustnog regulatora.

Samoosciluju�i adaptivni sistemi(Self-Oscillating Adaptive Systems - SOAS)

Samoosciluju�i adaptivni sistemi imaju u osnovi istu strukturu kao i sistemi savelikim pojaqaǌem. Me�utim, razlikuju se u tome xto se propusni opseg zatvorenogsistema automatski podexava na najve�u mogu�u vrednost. Blok dijagram SOAS-aje prikazan na slici 4.21.

- j - Wf (s)Model - - j - - Wo(s) -

6

Diter signal

6

Filter

Filter

r ym y

- -

?

Promenapojaqaǌa

Proces

Slika 4.21. Blok dijagram samoosciluju�eg adaptivnog sistema

Velika vrednost pojaqaǌa otvorenog kola se odr�ava zahvaǉuju�i uvedenoj rele-jnoj nelinearnosti, xto uzrokuje nastanak sopstvenih oscilacija u sistemu. Am-plituda sopstvenih oscilacija se dr�i u tolerantim granicama zasebnom direkt-nom kompenzacijom. Rele daje velike vrednosti pojaqaǌa za slabe ulazne signale,


dok se sa pove�aǌem ulazne amplitude smaǌuje. Kǉuqni problem sinteze SOAS-a jekako prona�i povoǉan kompromis izme�u amplitude sopstvenih oscilacija i brzineodziva. Ukoliko je amplituda relea mala, odziv na upravǉaqki signal �e biti su-vixe slab, dok za ve�e vrednosti amplitude dobijaju velike oscilacije na izlazu,ali i br�i odziv sistema. Kod nekih aplikacija je po�eǉno da se izbegnu sopstveneoscilacije. Dodavaǌem testerastog signala visoke uqestanosti, tzv. diter signala,neposredno pre relea, dobija se efekat sliqan mno�eǌu konstantom. Efekat dejstvaditer signala koji se sabira sa upravǉaqkim signalom je prikazan na slici 4.22, iilustruje naqin kako se jedne oscilacije mogu priguxiti drugim signalom velikeuqestanosti.

- j6

- N -y

Diter

u

-

6

-

6

u

yNσ

−σ

Slika 4.22. Princip delovaǌa diter signala

Raspore�ivaǌe pojaqaǌa(Gain Scheduling)

Kod nekih sistema postoje odre�ene pomo�ne promenǉive koje su u tesnoj vezi sadinamikom objekta odnosno procesa. Ukoliko su te promenǉive merǉive, tada onemogu da se iskoriste pri promeni parametara regulatora. Ovaj pristup promeniparametara regulatora se naziva raspore�ivaǌe pojaqaǌa (Gain Scheduling), iz ra-zloga xto se ovakva xema prvi put koristila za prilago�avaǌe promenama pojaqaǌau procesu. Blok dijagram ovakvog sistema je prikazan na slici 4.23.

-Proces -

-

Tabelapojaqaǌa

�

Operacioniuslovi

yur

Parametriregulatora

Regulator -

?

Slika 4.23. Blok dijagram sistema sa raspore�ivaǌem pojaqaǌa

Sa blok dijagrama 4.23 se uoqava da se radi o sistemu sa povratnom spregom, alise parametri regulatora postavǉaju u otvorenim kolu dejstva. Dakle, ne postojipovratna sprega koja bi ispravila efekte loxe podexenih parametara regulatora.Prve primene koncepta raspore�ivaǌa pojaqaǌa se vezuju za razvoj sistema za up-ravǉaǌe letom aviona. Kod ovakvih sistema se Mahov broj i dinamiqki pritisakmere pomo�u odgovaraju�ih senzora. Na osnovu izmerenih vrednosti se, od unapredodre�enih vrednosti parametara regulatora, biraju oni koji odgovaraju datim rad-nim uslovima.

Jedan od osnovnih pitaǌa kod sinteze ovih sistema jeste kako izbrati pogodnepromenǉive procesa na osnovu kojih vrxi raspore�ivaǌe pojaqaǌa. Da bi to bilouqiǌeno, potrebno je dobro poznavati fizikalnost procesa koji se posmatra. Kada


se one izberu, podexavaju se parametri regulatora za niz radnih uslova koriste�ineku od pogodnih metoda sinteze. Stabilnost i kvalitet prelaznog procesa seobiqno oceǌuju simulacijom, dok se posebna pa�ǌa daje prekǉuqivaǌu sa jednihradnih uslova na druge.

Prednost tehnike raspore�ivaǌa pojaqaǌa je u tome xto se parametri regulatoraveoma brzo meǌaju u odnosu na promene u procesu. Obzirom da se ne radi niokakvojestimaciji, jedini ograniqavaju�i faktor jeste brzina kojom merene promenǉivereaguju na promene u procesu.

Postoji neslagaǌe oko toga da li se koncept raspore�ivaǌa pojaqaǌa mo�a tre-tirati kao adaptivni sistem. Nevezano za to, raspore�ivaǌe pojaqaǌa je veomakorisna tehnika za smaǌivaǌe uticaja varijacije parametara u procesu, pa qak ipreovla�uju�a metoda kod sistema sa upravǉaǌe letom aviona.

Tehnika raspore�ivaǌa pojaqaǌa je u vezi i sa automatskim podexavaǌem pa-rametara regulatora (Auto Tuning), xto potvr�uje konstataciju da se mnoge adap-tivne tehnike mogu koristiti i za podexavaǌe PID regulatora. Naime, poznatoje da jednostavni PID kontroleri predstavǉaju pogodno rexeǌe za veliki brojobjekata. Takvi kontroleri se obiqno podexavaju korix�eǌem jednostavih eksper-imenata i odre�enih empirijskih metoda, kakva je i Cigler-Nikolsova. Me�utim,razvijen je veliki broj adaptivnih tehnika za automatsko podexavaǌe PID regu-latora. Takve tehnike su pogodne za formiraǌe matrice pojaqaǌa. Prirodno, prvoje potrebno odrediti koje radne uslove je potrebno snimati za formiraǌe matricepojaqaǌa. Parametri se dobijaju kada sistem radi u jednim radnim uslovima, kojise po automatskom podexavaǌu parametara regulatora smextaju u matricu pojaqa-ǌa. Kompletan raspored pojaqaǌa se dobija kada se pokriju svi mogu�i uslovi ukojima jedan proces radi. Ovakvi sistemi imaju prednost zbog toga xto oni moguda rade i tada, kada se meǌaju radni uslovi.

Adaptivni sistemi sa referentnim modelom(Model Reference Adaptive Systems - MRAS)

Adaptivni sistem sa referentnim modelom - MRAS je prevashodno uveden da rexiproblem kod kog se zahtevi za dinamiqkim ponaxaǌem sistema izra�avaju prekoreferentnog modela koji ”govori” izlazu iz sistema kako bi trebalo idealno da seponaxa u odnosu na �eǉeni ulaz. Blok dijagram sistema je prikazan na slici 4.24.

Regulator - Objekat -

Mehanizam

podexavaǌa

Model

?

�

-

-

-

-

?ru y

ym

Parametri regulatora

Slika 4.24. Blok dijagram adaptivnog sistema sa referentim modelom - MRAS-a


Treba uoqiti da je referenti model deo upravǉaqkog sistema i da se, za razlikuod SOAS-a, nalazi u paralelnoj vezi sistemom. Mo�e se uzeti da se upravǉaqkisistem kod ovakvog sistema sastoji od dve sprege - unutraxǌe, uobiqajene povratnesprege koju qine objekat i regulator i - spoǉaxǌe, gde se podexavaju parametriregulatora, tako da se grexka e izme�u izlaza referentnog modela ym i izlazaiz sistema y uqini xto je mogu�e maǌa. Zbog toga se spoǉaxǌa povratna spregazove jox i regulatorska petǉa. Osnovni problem kod MRAS-a je kako odreditimehanizam podexavaǌa parametara regulatora tako da se dobije stabilan sistemkoji svodi grexku e na nulu. Ovo rexeǌe je netrivijalno i pokazuje se da ga jenemogu�e rexiti jednostavnom linearnom povratnom spregom po grexci parametararegulatora.

Samopodexavaju�i regulatori(Self Tuning Regulator - STR)

Do sada navedene vrste adaptivnih sistema se nazivaju direktne metode za odre-�ivaǌe parametara regulatora, zbog toga xto zakoni podexavaǌa direktno govorekako treba a�urirati parametre regulatora. Me�utim, parametri regulatora sekod STR-a odre�uju u spoǉaxǌoj petǉi, koju saqiǌavaju rekurzivni estimator iblok za izraqunavaǌe parametara regulatora. Blok dijagram ovakvog sistema jeprikazan na slici 4.25.

Regulator - Objekat --

-r

u y

Estimator �-

Izraqunavaǌe

regulatora

parametara �

?

Parametriregulatora procesa

Parametri

Slika 4.25. Blok dijagram samopodexavaju�eg regulatora - STR-a

U estimator se tako�e uvodi i pobudni signal da bi se dobila boǉa ocena parame-tara procesa. Sistem se mo�e posmatrati i kao jedna vrsta automatskog modelovaǌaobjekta i sinteze upravǉaqkog sistema, pri qemu se vrxi a�uriraǌe ovog postupkau svakoj periodi odabiraǌa. Upravǉaqki sistemi koji se sintetixu na ovom prin-cipu zovu se samopodexavaju�i regulatori (STR) da bi se istaklo da regulatorautomatski podexava svoje parametre u ciǉu dobijaǌa �eǉenih osobina zatvorenogsistema.

Treba na kraju ista�i da su STR veoma fleksibilni u izboru razliqitih naqinaoceǌivaǌa parametara procesa i odre�ivaǌa parametara regulatora. U tom smislurazvijene su kombinacije rezliqitih tehnika.

U prethodnim poglavǉima je dat kratak pregled osnovnih ideja adaptivnih sis-tema. Mo�e se re�i da razvijenim adaptivnim tehnikama prethode proseci dugo-trajnog istra�ivaǌa i eksperimentalnog rada. Iako su postavǉeni va�ni dokazi


stabilnosti ovih sistema, teorijski rezultati jox uvek maǌkaju. Ova oblast up-ravǉaǌa ima sna�an zamah, xto treba zahvaliti razvoju savremenih mikroproce-sorskih sistema.

Kao odgovor na pitaǌe da li se treba odluqiti za neki adaptivni algoritam up-ravǉaǌa, svakako da najpre treba pokuxati sa linearnim regulatorom sa fiksnimparametrima. Ukoliko regulator sa fiksnim parametrima zadovoǉavaju�e radi,primena adaptivnih algoritama suvixna. Me�utim, kod mnogih problema ovakviregulatori ne mogu da kompenzuju varijacije parametara u procesu i zbog toga sezahteva upotreba upravǉaqkih sistema koji nemaju fiksnu strukturu i/ili parame-tre.

Adaptivni sistemi su naxli svoju primenu u velikom broju industrijskih prob-lema. Tehnika raspore�ivaǌa pojaqaǌa je standardni metod upravǉaǌa letomaviona visokih performansi. Tako�e, u auto industriji se matrica pojaqaǌa ko-risti za upravǉaǌe ubrizgavaǌem goriva, kao i za upravǉaǌe u procesnoj indus-triji. SOAS se ve� dugo vremena koristi u upravǉaǌu letom raketa. Neki brodovikoriste MRAS za upravǉaǌe dok se razliqite adaptivne tehnike koriste za in-dustrijske robote. Isto tako postoje razliqite kombinacije adaptivnih algori-tama. Na primer tehnika raspore�ivaǌa pojaqaǌa se mo�e koristiti da se brzoizaberu pogodni parametri regulatora, dok se fino podexavaǌe parametara mo�eprepustiti MRAS-u ili STR-u.

Poglavǉe 5

Upravǉaǌe u sistemimacentralnog grejaǌa

Potrebna koliqina toplote za zagrevaǌe jedne prostorije nije uvek ista i zavisiod spoǉaxǌe temperature, uticaja vetra, sunqevog zraqeǌa, unutraxǌih izvoratoplote i dr. Uskla�ivaǌe uqinka grejnih tela i kotla u skladu sa promenǉivompotrebom toplote se rexava regulisaǌem.

Kroz svoju ulogu ostvarivaǌa �eǉenih temperatura u prostorijama, sistemiautomatskog upravǉaǌa ostvaruju i smaǌeǌe potroxǌe energije za grejaǌe.

Polaze�i od vrste delovaǌa, automatsko upravǉaǌe u sistemima centralnog gre-jaǌa se mo�e podeliti na:

• centralno,

• zonsko i

• lokalno

Svaki od ove tri osnovne vrste delovaǌa mo�e se izvesti na qetiri naqina:

• ruqno (dovod toplote se upravǉa ruqno),

• automatski (dovod toplote se upravǉa automatskim ure�ajem),

• u funkciji vremena (dovod toplote se iskǉuquje ili redukuje tokom odre�enihrazdobǉa, npr. no�u) i

• sa optimizacijom vremenskog upravǉaǌa (dovod toplote se iskǉuquje ili re-dukuje tokom odre�enih razdobǉa, npr. no�u; ponovno ukǉuqivaǌe se optimixe,u zavisnosti od razliqitih kriterijumima, ukǉuquju�i i uxtedu energije).

Kao izvori toplote za pripremu potroxne tople vode u sistemima centralnoggrejaǌa se koriste:

• kotlovi i

• daǉinski sistemi.

56

Poglavǉe 5. Upravǉaǌe u sistemima centralnog grejaǌa 57

5.1 Centralno upravǉaǌe

5.1.1 Upravǉaǌe temperature vode u kotlu

Kod niskotemperaturnih kotlova regulatori temperature vode odr�avaju temper-aturu ǌenu temperaturu i slu�e kao graniqnici gorǌih vrednosti.

Ako se radi o dvopolo�ajnoj regulaciji, pri prekoraqeǌu gorǌe ili doǌe po-stavǉene graniqne vrednosti dovo�eǌe toplote se iskǉuquje, odn. ukǉuquje.

Tropolo�ajni regulatori dopuxtaju tri razliqita stepena ukǉuqivaǌa, npr.iskǉuqeno, ukǉuqeno s ni�om temperaturom i ukǉuqeno s vixom temperaturom.

Savremeni kotolovi imaju kontinualno upravǉaǌe kapaciteta kotla u skladu saoptere�eǌem. Plamenik pri tome ne radi u re�imu ukǉuqeno/iskǉuqeno, ve� seǌegov uqinak meǌa u skladu sa optere�eǌem.

Uobiqajene karakteristike kotlovske regulacije su:

• regulisaǌe temperature prema spoǉaxnoj temperaturi ili prema sobnom sen-zoru

• ograniqeǌe minimalne temperature vode u kotlu

• podexǉiva dinamiqka razlika temperatura polaznog i povratnog voda zaukǉuqivaǌa kotla

• automatski red leto/zima

• zaxtita od smrzavaǌa

• upravǉaǌe cirkulacionim pumpama

• regulacija temeprature potroxne tople vode ukǉuqeǌem plamenika i pumpespremnika tople vode

• mogu�nost odabira paralelnog rada pumpi grejaǌa i spremnika potroxne toplevode.


5.1.2 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature

Na slici 5.1 prikazana je aplikativna xema upravǉaǌa kotla sa kompenzacijomspoǉaxǌe temperature.

Slika 5.1. Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature.

�eǉena vrednost temperature polazne vode se formira prema spoǉaxǌoj temper-aturi. Polazna temperatura vode se upravǉa u zatvorenom kolu, dok se temperaturau prostoru upravǉa u otvorenom kolu.

Temperatura okoline se meri spoǉaxnim senzorom temperature, dok se temper-atura vode u polaznom vodu meri cevnim senozorom (uraǌaju�im ili nalegaju�im).Odnos izme�u spoǉaxǌe temperature i polazne temperature tople vode su prika-zani kao krive grejaǌa, sl. 5.2. Odnos izme�u spoǉaxǌe temperature i polaznetemperature je zadan karakteristikom regulatora i mora da odgovara sistemu nakoji se primeǌuje, xto se ostvaruje podexavaǌem nagiba krive na regulatoru.

Xto je ni�a spoǉaxǌa temperatura, to mora biti vixa polazna temperaturada bi se postigla �eǉena sobna temperatura. Potrebna polazna temperatura prinekoj spolaxǌoj temperaturi zavisi od naqina prelaza toplote (vrste radijatora,podnog ili panelnog grejaǌa), toplotnoj izolaciji objekta, lokaciji objekta (uticajsunqevog zraqeǌa i vetra), a definisana je ishodixtem i nagibom krive.


Kod jednostavnijih regulatora mogu�e je podexavati samo nagib krive. Kod do-bro termiqki izolovanih objekata, uticaj spoǉaxǌe temperature se smaǌuje, dokuticaj ostalih veliqina kao xto su sunqevo zraqeǌe, vetar i spoǉaxǌi izvoritoplote rastu. U tom sluqaju se spoǉaxǌi senzori toplote mogu zameniti/dopunitispoǉaxǌim senzorom sunqevog zraqeǌa i/ili vetra u ciǉu podexavaǌa krive gre-jaǌa.

Prednost ovakvog naqina upravǉaǌa je da se promena vrednosti temperature po-lazne vode brzo detektuje i kompenzuje u skladu sa spoǉaxǌom temperaturom.

Nedostatak ovakvog naqina upravǉaǌa je da se toplotni poreme�aji unutar ob-jekta ne mogu kompenzovati. Drugim reqima, neophodno je ugraditi termostatskeventile u prostorije ili uvesti lokalno upravǉaǌe.

Slika 5.2. Klizni dijagram sa krivama grejaǌa.

Prikazani sistem upravǉaǌa pripada klasi energetske efikasnosti C.


5.1.3 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sauticajem sobne temperature

Na slici 5.3 prikazana je aplikativna xema upravǉaǌa kotla sa kompenzacijomspoǉaxǌe temperature i uticajem sobne temperature.

Slika 5.3: Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sa uticajemsobne temperature.

Sobna temperatura se mo�e uzeti kao uticajna veliqina za krivu grejaǌa, takoxto se temperatura tople vode u polaznom vodu formira na osnovu spoǉaxǌe tem-perature, ali i dodatno u funkciji �eǉene vrednosti temperature u prostoriji,odn. odstupaǌa iste. Sobna jedinica se postavǉa u referentu prostoriju, a u za-visnosti od termiqkih poreme�aja u datoj prostoriji, dolazi do pomeraǌa krivegrejaǌa, u skladu sa odabranim autoritetom sobne temperature.

Da bi se kompenzovali toplotni poreme�aji koji nastaju u ostalim prostorijama,odn. da bi se upravǉale temperature u tim prostorijama, potrebno je ugradititermostatske radijatorske ventile ili pojedinaqnu lokalnu regulaciju.

Treba napomenuti da se novi tipovi kotlova, po pravilu, isporuquju sa komplet-nim upravǉaqkim sistemima opisanog tipa. Sobne jedinice omogu�avaju dnevne inedeǉne vremenske programe kroz nekoliko razliqitih �eǉenih vrednosti temper-atura. Na taj naqin se u periodima odsutnosti iz prostora, kao i za vreme no�imogu ostvariti znaqajne uxtede.

Ovako opremǉeni sistemi pripadaju klasi energetske efikasnosti A i B.


5.1.4 Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature i za-xtitom hladnog kraja

Kod ve�ih sistema grejaǌa su qesto potrebne razliqite temeprature za razliqitekrugove potroxǌe, npr. kod radijatorskog ili povrxinskog (podnog, panelnog) gre-jaǌa. Ovakve razliqite temeperature u istom sistemu je najlakxe ostvariti pri-menom mexnih regulacionih ventila.

Na slici 5.4 prikazana je aplikativna xema upravǉaǌa kotla sa kompenzacijomspoǉaxǌe temperature, uticajem sobne temperature u dva kruga grejaǌa i zaxti-tiom hladnog kraja kotla.

Temperatura na povratnoj grani kotla se odr�ava pumpom za zaxtitu hladnogkraja. Odgovaraju�a �eǉena vrednost temperatura polaznog voda u jednom krugugrejaǌa se formira na osnovu spoǉaxǌe temperature i temperature u postoru. Ovatemeperatura se odr�ava mexaǌem toplije vode iz kotla s hladnijom povratnomvodom iz sistema grejaǌa putem trokrakog mexnog ventila.

Kod ve�ih sistema grejaǌa je mogu�e ugraditi ve�i broj regulatorskih kru-gova, npr. za strane sveta objekta, za odgovaraju�e spratove, krugove radijatorskog,podnog, panelnog grejaǌa ili pripremu tople vode za ventilator-konvektor aparate.Svaki krug ima svoju pumpu i nezavisni upravǉaqki krug, pri qemu vixe regula-torskih krugova mo�e da bude realizovano jednim digitalnim kontrolerom.

Slika 5.4: Upravǉaǌe kotla sa kompenzacijom spoǉaxǌe temperature sa uticajemsobne temperature, zaxtitom hladnog kraja i dva kruga grejaǌa.


5.1.5 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌe tem-perature i jednim krugom grejaǌa

Na slici 5.5 je prikazana xema tipiqne toplotne podstanice povezane na daǉinskisistem grejaǌa sa jednim krugom grejaǌa.

Temperatura vode u krugu grejaǌa se upravǉa prema kliznom dijagramu kompen-zacije po spoǉaxnoj temperaturi putem cirkulacione pumpe. Na sekundarnoj stranise nalazi zaxtitni ograniqavaju�i termostat koji slu�i za spreqavaǌe pregrevaǌa,odn. smrzavaǌa dela instalacije.

Na primarnoj strani se razmeǌivaqa toplote se nalazi tropolo�ajni prolazniregulacioni ventila za ograniqavaǌe protoka.

Ovako opremǉeni sistemi pripadaju klasi energetske efikasnosti C.

Slika 5.5: Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌe tempera-ture i jednim krugom grejaǌa.


5.1.6 Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzcijom spoǉaxǌe tem-perature i vixe krugova grejaǌa

Na slici 5.6 je prikazana xema tipiqne toplotne podstanice povezane na daǉinskisistem grejaǌa i vixe krugova grejaǌa.

Temperatura vode u krugovima grejaǌa se upravǉa prema �eǉenoj temperaturi uprostoru na osnovu kliznog dijagrama kompenzacije po spoǉaxnoj temperaturi putemtrokrakog mexnog regulacionog venitla. Na sekundarnoj strani se nalazi zaxtitniograniqavaju�i termostat koji slu�i za spreqavaǌe pregrevaǌa, odn. smrzavaǌadela instalacije.

Na primarnoj strani se razmeǌivaqa toplote se nalazi tropolo�ajni prolazniregulacioni ventila za ograniqavaǌe protoka.

Ovako opremǉeni sistemi pripadaju klasi energetske efikasnosti A i B .

Slika 5.6: Upravǉaǌe toplotne podstanice sa kompenzacijom spoǉaxǌe tempera-ture i vixe krugova grejaǌa.


5.2 Zonsko upravǉaǌe

Kod zonske regulacije se regulixu pojedine zone sa sliqnim karakteristikamatoplotnog optere�eǌa (npr. sever i jug iste zgrade). Zonsko upravǉaǌe se obiqnose povezuje sa lokalnim automatskim regulisaǌem po pojedinim prostorima.

5.2.1 Jednozonsko regulisaǌe sistema grejaǌa

Jednozonski sistem podrazumeva da se regulisaǌe vrxi prema referentnoj tempera-turi celog objekta, s tim da se koriste termostatski radijatorski ventili, sl. 5.7.

Termostatski radijatorski ventili se najqex�e izvode za direktnu monta�utermostatske glave na telo igliqastog ventila. Me�utim, mogu da budu izvedeni itako da senzitivni element bude kapilarnom cevqicom povezan sa pokretaqem vretenaventila.

Slika 5.7. Razliqita izvo�eǌa termostatskih ventila.


5.2.2 Vixezonsko regulisaǌe sistema grejaǌa

Kod vixezonskog sistema regulisaǌa objekat je podeǉen u funkcionalne zone i svakazona je vo�ena kao poseban proces. Kod vixezonskih sistema grejaǌa se koristeupravǉaqki ventili, kao i elementi za detekciju okupiranosti prostora (detekoripokreta i prisustva) i zonski kontroleri.

5.2.3 Pokretaqi upravǉaqkih ventila

Kao pokreqi upravǉaqkih ventila koriste se:

• ON/OFF termoelektriqni izvrxi elementi, (sl. 5.8)

• Proporcinalni termoelektriqni izvrxi elementi, (sl. 5.9)

• Elektriqni izvrxni elementi - motorizovani pokretaqi, (sl. 5.10).

Termoelektriqni izvrxni elementi sadr�e termo-ekspandiraju�i element, npr.ulo�ak sa voskom, koji se zagreva i xiri kada se stavi pod napon. Prilikom nes-tanka napona napajaǌa, element se skupǉa i vra�a u prvobitni polo�aj. Vremeotvraǌa/zatvoraǌa ventila je od dva do tri minuta.

ON/OFF termoelektriqni izvrxni elementi koriste radne napone 230V AC ili24V AC/DC. Izvrxni elementi se povezuju dvo�ilnim provodnikom. Raspolo�ivisu za tela igliqastih ventila do nazivnih mera 5/4”. Ovi izvrxni organi se ko-riste za realizaciju dvonivovskih ili xirnsko-impulsno-modulsanih algoritamaupravǉaǌa (PWM).

Slika 5.8. Termoelektriqni izvrxni elementi.


Proporionalni termoelektriqni izvrxni elementi osim napona napajaǌa 24VAC/DC imaju i upravǉaqki signal, obiqno 0 . . . 10V i povezuju se tro�ilnim provod-nikom. Ventil se otvara proporcionalno upravǉaqkom signalu. Raspolo�ivi su zatela igliqastih ventila do nazivnih mera 5/4”. Ovi izvrxni organi se koriste zarealizaciju kontinualnih algoritama upravǉaǌa.

Slika 5.9. Termoelektriqni izvrxni elementi.

Glavna prednost termoelektriqnih izvrxnih elemenata je prihvatǉiva cena. Me-�utim, iziskuju troxkove oziqeǌa.

Elektromotorni pokretaqi ventila se sastoje od elektromotora, prenosnika ielektronike. Ventil se otvara proporcionalno upravǉaqkom signalu, a vretenoventila se pokre�e servomotorom. Raspolo�ivi su za tela igliqastih ventila donazivnih mera 5/4”. Ovi izvrxni organi se koriste za realizaciju kontinualnihalgoritama upravǉaǌa. Jednostavni su za o�iqeǌe i povezivaǌe, imaju kontinualnoupravǉaǌe i rade sa bezbednim naponima. Me�utim imaju visoku cenu, stavaju bukuprilikom pokretaǌa i podlo�ni su mehaniqkom habaǌu.

Slika 5.10. Motorizovani pokretaq.


5.2.4 Elementi za detekciju okupiranosti

Za detekciju okupiranosti prostora se koriste detektori pokreta i detektori pris-ustva, sl. 5.11.

Slika 5.11. Zidni i plafonski detektori pokreta/prisustva.

Najqex�e, detektori pokreta i prisustva rade na principu detekcije infracrvenesvetlosti, tj. temperature tela. Poǉe detekcije je podeǉeno u ve�i broj segmenata.Kretaǌe toplote tela iz jednog segmenta u slede�i se detektuje kao pokreta. Razlikaizme�u detektora pokreta i prisustva je u rezoluciji segmenata. Segmenti detekcijekod detektora prisustva su maǌi zbog ve�e rezolucije i zbog toga reaguju na maǌepokrete osoba, sl. 5.12.

Slika 5.12: Boqni pogled i pogled odozgo na podruqje osetǉivosti plafonskog de-tektora prisustva.

Posledǌa generacija detektora pokreta i prisustva koristi visoko-frekfentnesignele (5,8 Ghz) male snage (< 1 mW) i imaju mogu�nost detekcije kroz staklo ilizidove.


5.2.5 Zonski kontroleri

Zonski kontoleri imaju 4 moda rada, koji se me�usobno razlikuju po 4 temperaturskanivoa u re�imima grejaǌa/hla�eǌa, a to su:

• komforni re�im,

• stand-by re�im,

• no�ni re�im i

• re�im zaxtite od smrzavaǌa/pregrevaǌa.

U komfornom re�imu, kod grejaǌa se uzima najvixi temperaturski nivo (npr.22oC) i najni�ni temperaturski nivo za hla�eǌe (npr. 24oC).

U stand-by modu, �eǉena vrednost temeprature za grejaǌe malo ni�a (npr. 20oC).Obrnuto, ako je kontroler u re�imu hla�eǌa, �eǉena vrednost temperature je nextovixa (npr. 26oC). Ovaj naqin rada je predvi�en za kra�e periode odsustva. Tada jepo potrebi mogu�e prostor zagrejati/ohladiti za kra�e vreme.

U no�nom re�imu, �eǉena vrednost temperatura za grejaǌe se dodatno sni�ava(npr. 18oC), odn. za hla�eǌe dodatno pove�ava (npr. 28oC).

U re�imu zaxtite od smrzavaǌa/pregrevaǌa, �eǉena vrednost temperature sesmaǌuje na npr. 7oC, kada se otvori prozor. U tom sluqaju nije preporuqǉivo dase potpuno iskǉuqi grejaǌe, zbog mogu�nosti zmrzavaǌa vode u cevima sistema zagrejaǌe. Ovaj re�im kod zonskih kontrolera ima najvi�i prioritet, tj. nije mogu�epre�i u drugi re�im, dok se ovaj ne deaktivira (npr. zatvori prozor(i)). Komfornire�im, zatim, ima slede�i najvixi prioritet, a potom no�ni re�im. Ako ni jedanod navedenih re�ma nije aktivan, zonski kontroler prelazi u stand-by re�im.

Prelazak izme�u komfornog i stand-by mozea se vrxi ili odgovaraju�im tasteromna kontroleru u prostoriji ili signalom sa detektora prisustva. Me�utim, detek-tori prisustva nisu praktiqno rexeǌe kod sistema sa podnim ili panelnim greja-ǌem, jer su vremenske konstante ovakvih sistema grejaǌa veoma velike.

Poglavǉe 6

Upravǉaǌe u sistemimaklimatizacije

Faktori koji utiqu na termiqki komfor u prostoru su:

• temperatura vazduha,

• brzina vazduha,

• relativna vla�nost,

• zraqeǌe toplote,

• ode�a i

• nivo aktivnosti.

Temperatura vazduha je najqe�a i najrazumǉivija mera klimatskog komfora. Sis-temi klimatizacije obezbe�uju kontrolisano okru�eǌe u kome se slede�e veliqineodr�avaju u �eǉenom opsegu:

• temperatura,

• vla�nost,

• distribucija vazduha i

• kvalitet unutraxǌeg vazduha.

Termiqki komfor i mimimalni zdravstveni uslovi se moraju ostvariti osnovimupravǉaqkim funkcijama sistema klimatizacije, dok optimalno upravǉaǌe sistemaima za ciǉ zadovoǉeǌe klimatskog komfora i unutraxǌeg kvaliteta vazduha saminimalnim utroxkom energije.

6.1 Tipiqne upravǉaqke xeme procesa klimatizacije

6.1.1 Tipiqni vazduxni sistemi

Vazduxni sistemi klimatizacije obuhvataju sisteme vazduh-vazduh, vazduh-voda ivoda-voda sisteme.

Vazduxni sistemi klimatizacije se mogu podeliti u dve osnovne kategorije: sis-teme sa konstantnim protokom i sisteme sa promenǉivim protokom.

Prema vrsti kanalskog razvoda, mogu se daǉe podeliti na sisteme sa jednos-trukim i dvostrukim kanalima.

Prema prostornoj podeli, vazduxni sistemi se mogu podeliti u jednozonske ivixezonske sisteme.

69

Poglavǉe 6. Upravǉaǌe u sistemima klimatizacije 70

Prednosti vazduxnih sistema su:

• razdvajaǌe maxinske sale i glavne opreme od prisutnih u prostoru;

• mogu�nost korix�eǌa spoǉaxǌeg vazduha za hla�eǌe i rekuperaciju;

• fleksibilnost u odnosu spoǉaxǌe uslove i faktor zauzetosti prostora;

• fleksibilnost u projekovaǌu i upravǉaǌu;

• pogodnost za netipiqne aplikacije u smislu koliqine vazduha (stvaraǌe pod-pritiska/nadpritiska).

Neodstaci vazduxnih sistema su:

• zahtevaju dodatni prostor za distribuciju kanala;

• balansiraǌe vazduxnih kanala mo�e da bude veoma texko;

• zahtevaju blisku saradǌu arhitekata i ostalih struka da bi se obezbedilapristupaqnost distribuiranoj opremi.

Ventilator-konvektori su najqex�e korix�eni vazduh-voda sistem. Konstrukcijaventilator-konvektora nije slo�ena, a uz to su veoma jednostavni za rukovaǌe iupravǉaǌe. Osim toga, znatno su jevtiniji od svih drugih vazduh-vazduh sistema.Omogu�uju fleksibilno zoniraǌe i zauzimaju znatno maǌe prostora od vazduxnihkanala. Me�utim, u prostorijama u kojima borave ǉudi, ventilator-konvektoriprouzrokuju buku. Osim toga, poseduju veoma malu fleksibilnost za upravǉaǌespoǉaxǌe ventilacije, pri qemu je praktiqno nemogu�e ostvariti hla�eǌe sve�imvazduhom (free cooling).

Na slici 6.1 je prikazana xema 2-cevnog i 4-cevnog ventilator konvektora. Topaoili hladan vazduh se uduvava u prostor obciqno sa 3-brzinskim ventilatorom, aprinudna konvekcija dozvoǉava brzo grejaǌe ili hla�eǌe prostora.

Slika 6.1. 2-cevni i 4-cevni ventilator konvektor.


Slika 6.2: Dijagram zavisnosti vrednosti upravǉaǌa, pozicije ventila i brzineventilatora.

Slika 6.2 ilustruje zavisnost vrednosti upravǉaǌa, pozicije ventila i brzineventilatora. Ventil se otvara prilikom aktivacije brzine 1 ventilatora, i otvarase do maksimuma od 100% na kraju prve brzine. Ventil je uvek otvoren 100% pribrzinema ventilatora 2 i 3. Dijagram pokazuje predefinisane vrenosti pragovavrednosti upravǉaǌa za ukǉuqivaǌe trobrzinskog ventilatora (10%, 40%, 70%).


6.2 Kaskadno upravǉaǌe

Kaskadno upravǉaǌe se koristi u sluqaju kada postoji nekoliko merenih signalai jedna upravǉaqka veliqina. Kaskadno upravǉaǌe je posebno korisno kada jeprisutno veliko vremensko kaxǌeǌe izme�u upravǉaqkog signala i izlazne veli-qine ili objekat ima velike vremenske konstante. U prvom redu se koristi kodprostorno regulisanih objekata, za regulisaǌe temperature i vla�nosti vazduhau klimatizovanim prostorima. Kaskadno upravǉaǌe je pogodno kako u sluqajevimagde se �eli brzo regulisaǌe objekta, tako i u sluqaju sporih objekata.

Brzo regulisaǌe se �eli u npr. velikim salama, koje se u veoma kratkom rokupune, odnosno prazne gledaocima. Zbog promenǉivog toplotnog optere�eǌa, nisupo�eǉna velika toplotna kolebaǌa, a zbog velike zapremine dvorane, mali je brojizmena vazduha. Regulisaǌe ovakvih objekata je veoma texko jer upravǉaqki sistemdeluje samo na sve� vazduh.

Kaskadno upravǉaǌe dovodi do toga, da pri pojavi odstupaǌa upravǉane veli-qine, se ne upravǉa direktno hod izvrxnog organa, ve� se meǌa �eǉena vrednostdodatnog regulatora. Krajǌi ishod ovoga izaziva veoma brz rad izvrxog organa.

Slika 6.3. Funkcionalna xema kaskadnog upravǉaǌa temperature u prostoru.

Dodatni regulator je najqex�e PI i ǌime se upravǉa temperatura ubacnog vaz-duha. Osnovni regulator, koji bi u uobiqajenom sluqaju odr�avao temperaturu uprostoru, je qesto P regulator. Vremenske konstante prostorno regulisanog objektasu velike, te stoga i regulatorska petǉa mora biti spora, uprkos tome xto je P re-gulator sam po sebi brz. S druge strane malo proporcionalno podruqje prouzrokujestatiqku grexku.

Dakle, ako se u spoǉaxnoj, glavnoj (master) regulatorskoj petǉi koristi P re-gulator, a ako se u unutraxnoj (slave) regulatorskoj petǉi koristi PI regulator,onda se ovakav sistem upravǉaǌa zove P+PI kaskadno upravǉaǌe. U danaxǌevreme, ve�ina programabilnih upravǉaqkih sistema koristi PI-PI kaskadno up-ravǉaǌe.

Osim navedenog, kaskadno regulisaǌe mo�e da vrxi funkciju ograniqavaǌa vred-nosti temperature, pa se ne zahteva ugradǌa dodatnog zaxtitnog termostata.

Primer kaskadnog upravǉaǌa je dat na slici 6.3. �eǉena vrednost temperature


ubacnog vazduha B1d se kaskadno upravǉa. Regulatorsko kolo ubacnog vazduha sesastoji od ubacnog kanala, grejaqa sa odgovaraju�im mexnim ventilom, ventilatorai mexne sekcije.

Projektovana temperatura ubacnog vazduha B1 se ostvaruje samo u retkim sluqa-jevima. Zbog toga se �eǉena vrednost mora regulisati u zavisnosti od toplotnogoptere�eǌa prostorije. Pri tom je neophodno obezbediti da se ne prekoraqi mini-malna, odn. maksimalna vrednost �eǉene temperature ubacnog vazduha.

6.3 Sekventno upravǉaǌe

Za razliku od kaskadnog upravǉaǌa, koje se koristi kada postoji jedna upravǉaqkaveliqina i nekoliko merenih signala, sekventno upravǉaǌe se koristi kada postojijedna merena veliqina i nekoliko upravǉaqkih. Drugim reqima, regulixu�i ele-menti se uvode u sekvencu kada se �eli da oni deluju na istu regulisanu veliqinu uunapred taqno odre�enom redu. Pri tome je mogu�e da se ǌihovo delovaǌe, s obziromna regulisanu veliqinu, poklapa ili ne poklapa. Ovakvo upravǉaǌe se veoma qestokoristi i u sekvencu su vezana obiqno najmaǌe dva regulixu�a elementa, i to:

• �aluzine za mexaǌe vazduha i hladǌak vazduha;

• grejaq i hladǌak vazduha;

• �aluzine za mexaǌe vazduha i ovla�ivaq vazduha;

• �alu�ine za mexaǌe vazduha i grejaq vazduha;

• hladǌak vazduha i ventilator sa promenǉivim brojem obrtaja;

Ako su elementi klimatizacionog sistema ukǉuqeni u prostorni objekat, i samimtim regulisani neposredno iz pojedinih klimatizacionih prostora, ǌihov brojsekvenci mo�e biti i ve�i, ali nikada ne�e pre�i qetiri.

Ovakvi sistemi su uobiqajeni u upravǉaǌu klima komora kada su istovremenoprisutni grejaq i hladǌak (i/ili �aluzina sve�eg vazduha). Sistemi za grejaǌei hla�eǌe qesto imaju razliqite statiqke i dinamiqke karakteristike. Prin-cip podeǉenog sekventnog upravǉaǌa je ilustrovano na slici 6.5, na kojoj se vidistatiqka karakteristika izme�u merene veliqine i upravǉaǌa. Kada je temperaturamala, grejaq ima maksimalno upravǉaǌe. Kako temperatura raste, signal grejaǌa selinearno smaǌuje do sredine opsega, gde prestaje grejaǌe. Sliqno, hla�eǌe poqiǌekada je temperatura iznad sredine opsega, a signal hla�eǌa se uve�ava linearnodo maksimalne vrednosti sa daǉim uve�aǌem temperature.

Ovakvim sekventnim upravǉaǌem se izbegava jednovremeno grejaǌe i hla�eǌeu pojedinaqnim zonama. Me�utim, prelaz izme�u grejaǌa i hla�eǌa je i daǉekritiqan, jer mo�e da izazove oscilacije i jednovremeni rad grejaqa i hladǌaka.Da bi se ovo izbeglo, uvodi se mala zona neosetǉivosti.

Primer sekventnog upravǉaǌa je dat na slici 6.6. �eǉena vrednost temperatureubacnog vazduha B1d se kaskadno upravǉa. Regulatorsko kolo ubacnog vazduha sesastoji od ubacnog kanala, grejaqa i hladǌaka sa odgovaraju�im mexnim ventil-ima, ventilatora i mexne sekcije sa upravǉaǌem �alu�ina radi tzv. free cooling-a.Recirkulaciona �aluzina i hladǌak vazuha rade u sekvenci prema (sl. 6.5)


Slika 6.4. Sekventno upravǉaǌe grejaqa i hladǌaka bez zone neosetǉiosti.

Slika 6.5: Sekventno upravǉaǌe grejaqa, hladǌaka i �aluzina sve�eg vazduha sazonom neosetǉivosti.

Slika 6.6. Funkcionalna xema sekventnog upravǉaǌa temperature u prostoru.


6.4 Regulisaǌe vla�eǌa vazduha

Regulisaǌe vla�nosti u klimatizovanom prostoru se radi bilo iz razloga ter-miqkog komfora ili zbog zahteva industrijskih procesa, i vrxi se upravǉaǌemkoliqine vodene pare u vazduhu. Kada je relativna vla�nost na �eǉenoj vrednostitemperature previsoka, zahteva se suxeǌe vazduha odvo�eǌem kondenzata. Sliqno,ukoliko je relativna vla�nost mala, zahteva se pove�aǌe koliqine vodene pare uvazduhu. Uobiqajene metode za suxeǌe vazduha su:

• povrxinska dehumidifikacija na hladǌaku umerenim pothla�ivaǌem;

• dehumidifikacija rasprixivaǌem hladnom vodom sa direktnim kontaktom;

• direktna dehumidifikacija agensima.

Ovla�ivaǌe vazduha se ne zahteva kod svih KGH sistema, posebno u zgradama kojeu osnovi imaju potrebu za hla�eǌem. Me�utim, obiqno se zahtevaju kod sistema kojizahtevaju grejaǌe. Regulisaǌe vla�nosti u klima komori se izvodi na vixe naqina,pre svega:

• regulisaǌe taqke rose;

• spregnuto regulisaǌe vodenog rasprxivaǌa;

• spregnuto regulisaǌe parnih ovla�ivaqa.

Teoretski, svakim od ovih naqina je mogu�e odr�avati relativnu i apsolutnuvla�nost vazduha. Osim u muzejima, gde je odr�avaǌe relativne vla�nosti ulti-mativno, mo�e se re�i da dobro regulisaǌe relativne vla�nosti zavisi od dobrogregulisaǌa temperature.

Slika 6.7: Funkcionalna xema kaskadnog upravǉaǌa relativne vla�nosti u pros-toru.

Kada je prilikom hla�eǌa prostora potrebno smaǌiti relativnu vla�nost,ulazni vazduh se mo�e pothladiti vixe nego xto je potrebno, pa se mo�e desitida iza�e iz oqekivanog opsega. U ovom sluqaju je neophodno dogrejati vazduh kakobi se spreqilo pothla�ivaǌe prostora i odr�avala temperatura vazduha na �el-jenom nivou.

U mnogim delovima sveta, spoǉaxǌi vazduh u zimskom periodu je veoma suv i zbogtoga je neophodno vrxiti vla�eǌe vazduha. Kod centralnih sistema klimatizacije,obiqno se koriste kanalski ovla�ivaqi. Kada relativna vla�nost u prostoru padne


ispod �eǉene vrednosti, upravǉaqki signal deluje na ovla�ivaq i vodena para seubacuje u sistem. Drugi regulator vla�nosti se koristi kako bi spreqio konden-zaciju u ubacnom kanalu iza ovla�ivaqa, sl. 6.7.

6.5 Upravǉaǌe klima komora sa promenǉivim protokom

Sistemi sa promenǉivim protokom predstavǉaju jedan od glavnih tipova KGH sis-tema koji su danas u upotrebi. Ovi sistemi su rezultat razvoja ventilatora,motornih pogona, difuzora vazduha, ali i upravǉaǌa, kao odgovor na globalnuenergetsku krizu. Oni se mogu podeliti na jednokanalne i dvokanalne sisteme. Kodjednokanalnih sistema, temperatura ubacnog vazduha se upravǉa da bude konstantna,ili se pak �eǉena vrednost meǌa iz CSNU-a, dok se koliqina ubacnog vazduha meǌaprema toplotnom optere�eǌu. Koliqina vazduha koja se u ubacuje u pojedinaqne pro-store se upravǉa teminalnim elementima (VAV box-ovima), ali je tako�e neophodnoupravǉati i brzinu ventilatora.

Na slici 6.8 je prikazana funkcionalna xema klima komore sa promenǉivim pro-tokom.

Slika 6.8. Funcionalna xema klima komore sa promenǉivim protokom.


6.6 Upravǉaǌe kvaliteta unutraxǌeg vazduha

Kod ove strategije upravǉaǌa, ventilaciono postrojeǌe se upravǉa na osnovu kva-liteta unutraxǌeg vazuha, sa ciǉem pove�aǌa ugodnosti, zadr�avaju�i operativnetroxkove xto mogu�e ni�im.

Koristi od upravǉaǌa kvaliteta unutraxneg vazuha (IAQ - Indoor Air Quaility) suvixestruke:

• Dobar kvalitet vazuha smaǌuje “sindrom bolesne zgrade” (SBS - Sich BuildingSyndrom), xto povlaqi da se pove�ava se produktivnost zaposlenih i smaǌujeodsustvo sa posla.

• Koncentracija ǉudi se pove�ava kada je koncentracija CO2 dovoǉno mala. Ovoje posebno va�no u uqionicama i poslovnim zgradama.

• ǈudi provode mnogo vixe vremena u restoranima i tr�nim centrima kada jekvalitet vazduha dobar, xto za posledicu ima pove�aǌe prometa.

• Klimatizaciono postrojeǌe radi automatski na osnovu kvaliteta unutraxǌegvazduha, dakle nije neophodno da ǉudstvo razmixǉa o tome, niti nastaju prob-lemi zbog kasnog ukǉuqivaǌa ventilacija, ili previxe dugog rada ventilacije(npr. u restoranima).

Kvalitet vazduha se izrzra�ava kros mereǌe dve razliqite veliqine, a to su:

• Ugǉen dioksid CO2

• Organski isparǉiva jediǌeǌa (VOC - Volatile Organic Compaunds)

CO2 je gas bez mirisa koji nastaje kao proizvod sagorevaǌa, ali i respiracije.CO2 je veoma va�an da kvalitet unutraxǌeg vazduha, zato xto ǉudi proizvode ugǉendioksid pri izdisaju. Posredno, koncentracija CO2 je indikator broja ǉudi uprostoru.

CO2 tako�e ima negativne impikacije na zdravǉe, i otuda utiqe na ose�aj ugod-nosti i mo� koncentraceija kada se prekodaraqi ivesni ppm nivo: CO2 se meri u %ili u jedinicama ppm (parts per milion). Koncentralcija CO2 u normalnoj spoǉaxnojsredini je oko 0.033 % zapremina ili 330 ppm.


Koncentracija[ppm]330 Koncentracija u normalnoj spoǉaxnoj sredini1000 Nakon ulaska u prostor, 20% ǉudi �e biti nezadovoǉno

kvalitetom vazduha1500 Graniqna vrednost definisana prema DIN 19462000 Osetǉive osobe se �ale na glavoboǉu4000 Maksimalna vrednost u uqionici na kraju predavaǌa5000 MAC vrednost (Maximum Acceptable Concentration u radnom

prostoru)100000 Dovoǉno da ugasi sve�u u prostoru i uzorkuje gubitak

svesti

Tabela 6.1. Nivo koncentracije CO2 i graniqne vrednosti.

Izvori smexe gasova/organski isparǉivih jediǌeǌa su:

• ǈudi, naroqito puxaqi

• Emisija od namextaja, vextaqkih materijala, itd.

• Ventilacioni sistemi, posebno ako su loxe odr�avani

Poglavǉe 7

Sistemi upravǉaǌa osvetǉeǌa

Vextaqko svetlo je esencijalno za �ivot, rad i ostale generiqke svrhe, kadaprirodno svetlo nije dovoǉno. U posebnim prostorima, npr. salama za zabavu,osvetǉeǌe je neophodno da bi se ostvarilo dinamiqno i dramatiqno okru�eǌe.Sistemi osvetǉeǌa u zgradi su jedni od glavnih potroxaqa elektriqne energijeu poslovnim zgradama, odmah iza sistema KGH. Energetska efikasnost sistema os-vetǉeǌa, kao i kvalitet ostvarenog vizuelnog okru�eǌa se odre�uje izborom izvorasvetla, arhitektonskim rasporedom i upravǉaǌem.

7.1 Svrha sistema upravǉaǌa osvetǉeǌa

Spoǉaxni uslovi dnevnog svetla, zauzetost, kao i upotreba prostora se stalnomeǌa. Upravǉaǌe osvetǉeǌa se zahteva da bi se, bilo ruqno ili automatski ost-varilo slede�e:

• funkcionalnost i fleksibilnost prostora;• uxteda energije;• vizelni komfor u prostoru;• zakonski uslovi;• dinamiqno i dramatiqno okru�eǌe.

Razliqite aktivnosti ili funkcije u nekom prostoru zahtevaju drugaqijevizuelno okru�eǌe. Tipiqni primeri su sale za predavaǌe, pozorixne ilibioskopske dvorane i sliqno. Osim toga, qesto je neophodno obezbediti razliqitoosvetǉeǌe za razliqito korix�eǌe prostora. Sistemi osvetǉeǌa treba tako�e dabudu prilagodǉivi prema promeni prostora, kao npr. u sluqaju preraspodele kance-larijskog prostora.

Energetska efikasnost je jedan od va�nih pojmova koji se tiqu sistema upravǉaǌaosvetǉeǌa. Osvetǉavaǌem taqno ore�enih prostora u odre�enim periodima, kao iobezbe�ivaǌe odgovaraju�eg nivoa osveǉeǌa prema potrebi, su efikasni naqini zasmaǌeǌe utroxka elektriqne energije. Osnovni naqini upravǉaǌa osvetǉeǌa suukǉuqivaǌe/iskǉuqivaǌe i dimovaǌe.

Osvetǉeǌe je jedan od glavnih faktora koji utiqu na stvaraǌe stimulativnogi komfornog okru�eǌa za �ivot i rad. Jedan je od glavnih faktora okru�eǌakoji utiqe na zadovoǉstvo prisutnih osoba u objektima za stanovaǌe. Stvaraǌevizuelnog okru�eǌa koje je prilagodǉivo potrebama korisnika, a koje sam korisnikmo�e da upravǉa, tako�e pove�ava zadovoǉstvo korisnika.

Osvetǉeǌe podle�e zakonskim uslovima u mnogim zemǉama. Tako se propisujustandardi za odre�ene prostore i aktivnosti kako bi se obezbedila efektivnost,

79

Poglavǉe 7. Sistemi upravǉaǌa osvetǉeǌa 80

zatim ostvarila liqna bezbednost i sigurnost, propisala upotreba odre�ene tehno-logije osvetǉeǌa i obezbedila energetska efikasnost.

7.2 Osnovne komponente osvetǉeǌa i sistema upravǉaǌaosvetǉeǌa

7.2.1 Lampe

Tipiqne lampe koje se koriste u opxte svrhe su:

• inkadescentne lampe,

• halogene lampe (low-voltage obiqno 12 V i high-voltage obiqno 110-230 V),

• fluorescentne lampe i

• kompkat fluorescentne lampe.

Ostale tipovi lampi ukǉuquju lampe sa viskom intenzitetom pra�ǌeǌa (high-intensity discharge - HID), kao xto su �ivine lampe visokog pritiska, sodijumskelampe visokog pritiska, metal-halogene lampe, ksenonske lampe i lampe za speci-jalne svrhe. Konaqno, koriste se i diode koje emituju svetlost.

Inkadescentne lampe su izumǉene kasnih 1870.-ih, kada je otpoqela praktiqnaupotreba vextaqkog svetla. Ovo je bio glavni elektriqni izvor svetla do po-jave konkurentnijih tipova lampi, mada su i danas u xirokoj upotrebi, posebnou doma�instvima.

Fluorescentne lampe pripadaju familiji lampi sa elektriqnim pra�ǌeǌem. Kodovih lampi, svetlost se generixe elektriqnim pra�ǌeǌem izme�u gasa i pare.Lampe sa pravim cevima su glavni tip fluorescentnih lampi i jox uvek su me�unajvixe korix�enim tipom fluorescentnih lampi. Razvoj elektronike doprineoje minimizovaǌu dimenzija elektronskih komponenti koje su postale sastavni deolampi, kao kod kompakt fluorescentih lampi.

7.2.2 Priguxnice i dimabilne priguxnice

Priguxnice (balasti) su ure�aji koji su potrebni da bi se upravǉao polazni iradni napon lampi sa elektriqnim pra�ǌeǌem, kao xto su fluorescentne lampe,neonske lampe i lampe sa visokim intenzitetom pra�ǌeǌa. Priguxnice mogu dabudu jednostavni otpornici, me�utim qex�e su kompleksni ure�aji (elektronskibalasti).

Priguxnice se neophodne za rad lampi sa pra�ǌeǌem jer nisu u mogu�nosti daregulixu jaqinu struje koja prolazi kroz ǌih. Dakle, priguxnice moraju da sekoriste za upravǉaǌe jaqine struje, inaqe dolazi do kvara lampe.

Elektromagnetne priguxnice koriste elektromagnetnu indukciju ograniqavaju�ijaqinu struje kroz lampu, ali ne meǌaju uqestanost ulaznog napona. Lampe svetlesamo po poluperiodi ulaznog napona, xto dovodi do trepereǌa kod mnogih fluores-centnih i neonskih svetiǉki. Obzirom da lampe svetle po poluperiodi, uqestanosttrepereǌa je 100 Hz. Moderne priguxnice koriste koriste poluprovodnike i mogu dameǌaju uqestanost napona. To znaqi da elekronske priguxnice mogu znatno da smaǌeili eliminixu trepereǌe lampe. Zbog korix�eǌa poluprovodniqke tehnologije,znatno su efikasnije i rade na maǌim temperaturama.

Priguxnice mogu da budu napravǉene da meǌaju jaqinu struje kroz lampu u za-visnosti od kontrolnog signala, odn. poslediqno, mogu da postepeno meǌau izlaz.Prednosti koje donosni upotreba dimovaǌa su:


• Fleksibilnost: mogu�nost sistema osvetǉeǌa da se prilagodi aktivnostima uprostoru i promeni prostora.

• Uxteda energije: direktna uxteda energije, kao i redukcija vrxnogoptere�eǌa.

• Povixeni komfor korisnika prostora: zadovoǉsto i komfor korisnikaizborom i upravǉaǌem nivoa svetla.

• Produ�en �ivotni vek lampe: kod aplikacija gde se lampe dimuju umesto da seqesto ukǉuquju/iskǉuquju.

Uobiqajeni opseg upravǉaǌa dimabilnih priguxnica je 10-100% pa do 1-100%.

Dimabilne priguxnice se mogu podeliti u dve osnovne grupe: na analogne elek-tronski dimabilne priguxnice i digitalne elektronske priguxnice. Analognedimabilne priguxnice koriste upravǉaqki signal 0-10 V DC. Digitalne elektron-ski dimabilne priguxnice su mikroprocesorski ure�aji koji quvaju adresu prigux-nice, primaju upravǉaqki signal i xaǉu odgovaraju�e statuse.

Digitalne elektronski dimabilne priguxnice pru�aju znatno ve�e mogu�nosti,kao xto je individualno adresiraǌe, pridru�ivaǌe grupama, prikupǉaǌe povrat-nih inforacija od priguxnica i fleksibilnost na promene korisnika tokom ek-sploatacije.

7.2.3 Dimeri

Dimeri su ure�aji koji variraju intenzitet lampi. Dimabilne priguxnice kodfluorescentnih lampi slu�e istoj svrsi variraǌa izlaza lampe, ali se obiqnokategorizuju u sopstvenu kategoriju, dimabline priguxnice.

Tipiqni moderni dimeri su univerzalni dimeri, zasnovani na tiristorima irazlikuju se u izlaznoj snazi. Rade na principu “odsecaǌa faze” i mogu da seprilagode prema odgovaraju�oj vrsti optere�eǌa, sl. 7.1. Inkacescentne i HV (high-voltage) halogene lampe mogu da se dimuju dimerima sa odsecaǌem faze. LV (low-voltage) halogene lampe sa konvencionalnim transformatorima (induktivno optere-�eǌe), kao i one sa elektronskim transformatorima se tako�e dimuju sa odsecaǌemfaze.

Slika 7.1. Dimovaǌe univerzalnim dimerima.

Moderni dimeri imaju ugra�ene mikroprocesore, koji putem mre�ne komu-nikacije dobijaju digitalni signal, koji zatim ga konvertuju u upravǉaqki signal,pru�aju�i mogu�nost za slaǌe povratne informacije o statusu ure�aja.

Metal-halogene, sodijumske i �ivine lampe visokog pritiska, praktiqno ne moguda se dimuju.


7.2.4 Senzori i upravǉaqki ure�aji

Senzori svetla su osnovni ure�aji u modernim sistemima automatskog upravǉa-ǌa osvetǉeǌa. Senzori mere nivo osvetǉeǌa u sobi ili ambijentalnog svetla zadimovaǌe ili ukǉuqivaǌe svetla. Postoji vixe tipova materijala osetǉivih nasvetlo, ali danas najrasprostaǌeniji senzori su bazirani na silikonskim foto-diodama. Silikonske foto-diode se obiqno koriste u fotovoltaik modu i spreguntesa pojaqavaqem mogu da obezbede analogni ili binarni digitalni signal. Tipiqnisenzori svetla koji se koriste kod aplikacija upravǉaǌa osvetǉeǌa imaju opsegmereǌa od nekoliko lux-a do nekoliko hiǉada lux-a (npr. 20-3000 lux).

Elektronski detektori pokreta imaju senzore koji pretvaraju detektovan pokretu elektriqni signal. Ovo se mogu�e ostvariti mereǌem optiqkih ili akustiqkihpromena u vidnom poǉu senzora. Detektori pokreta se koriste u sistemima uprav-ǉaǌa osvetǉeǌa, kao tzv. detektori prisustva.

U osnovi, postoje tri vrste senzora koji se koriste u detekciji pokreta: spek-tralni, tj. pasivni infracrveni senzori (passive infrared sensors - PIR), ultrazvuqni(aktivni) i mikrotalasni (aktivni). PIR senzori reaguju na toplotu tela i neemituju nikakvu energiju. Ultrazvuqni senzori xaǉu povorke pulseva i mere re-fleksiju objekta koji se kre�e. Mikrotalasni senzori xaǉu povorke mikrotalasai mere refleksiju objekta koji se kre�e.

Dualna tehnologija detektora se koristi kod aplikacija kao xto su sigurnosnisistemi, gde se kombinuju razliqite tehnologije detekcije, radi pove�aǌa taqnostii izbegavaǌa la�nih alarma.

7.3 Analogno upravǉaǌe i digitalno upravǉaǌe

Analogna metoda je najjednostavnija metoda za daǉinsko upravǉaǌe dimera i os-talih upravǉaqkih ure�aja koji variraju napon ili druge parametre napajaǌalampi. Postoji mnogo tipova upravǉaqkih signala koji se koriste u sistemimaupravǉaǌa osvetǉeǌa. Me�utim, danas se obiqno koriste dva standardna opsegasignala: 0-10 V i 1-10 V.

Analogni upravǉaqki protokol 0-10 V je definisan od Entertainment Services andTechnology Association (ESTA) u SAD, i kao xto mu samo ime ka�e korisite se kodscenskih sistema.

Standard 1-10 V, koji se koristi za upravǉaǌe priguxnica fluorescentnihlampi, specificira “minimalni nivo”, kako bi se izbegao negativni efekat elek-triqnog xuma na performanse sistema. Ovaj standard ne specificira “OFF” ko-mandu, ve� je nephodno dodatno obezbediti elektriqno iskǉuqeǌe strujnog kruga.Principijelna xema 1-10 V upravǉaǌa osvetǉeǌa je data na sl. 7.2.

Slika 7.2. Principijelna xema 1-10 V upravǉaǌa osvetǉeǌa.


Analogno upravǉaǌe osvetǉeǌa je i danas prisutno, me�utim kod velikih sis-tema treba koristiti digitalno upravǉaǌe. Razvijen je veliki broj protokolaza sisteme upravǉaǌa osvetǉeǌa. Sre�om, ve�ina ovih sistema se danas bazirana standardnim protokolima. Generalno, digitalni sistemi upravǉaǌa koji suprisutni na tr�ixtu se mogu grupisati u dve kategorije. Jedni su bazirani nastandardnim protokolima specifiqnim za sisteme upravǉaǌa osvetǉeǌa, kao xtoje DALI (Digital Addressable Lighting Interface). Ostali su bazirani na standardnimprokolima koji se koriste u upravǉaqkim aplikacijama.

DMX512-A i DALI su standardni protokoli za sisteme upravǉaǌa osvetǉeǌakoji su danas veoma popularni. DMX512-A je originalno nameǌen za upravǉaǌescenske osvetǉeǌa, nude�i velike brzine prenosa, ali zahtevaju�i iskustvo u im-plenetaciji. DALI je nameǌen za jednostavnije poslovne i arhitektnonske aplikaijei zahteva maǌe iskustava za implementaciju.

Na slici 7.3 je xematski prikazano principijelno o�iqeǌe od 1-10 V jedne pros-torije.

Slika 7.3. Principijelno o�iqeǌe kod 1-10 V upravǉaǌa.


7.3.1 DALI - Digital Addressable Lighting Interface

DALI je lansiran na tr�ixte 2004. godine kao zamena za klasiqni 1-10 V interfejsi predstavǉa interfejs za upravǉaǌe do 64 DALI ure�aja, uglavnom elektronskidimabilnih priguxnica, preko ure�aja koji radi kao master.

DALI komunikacija omogu�ava upravǉaǌe svih ure�aja jednom komandom(broadcast). U sluqaju upravǉaǌa putem broadcast-a, svi DALI ure�aji se ponaxajukao da su zajedniqki upravǉani analogonim 1-10 V interfejsom. Kao druga upravǉa-qka opcija DALI podr�ava pridru�ivaǌe DALI ure�aja u jednu od 16 grupa (grupnoadresiraǌe). DALI tako�e podr�ava upravǉaǌe svakog pojedinaqnog ure�aja (pojed-inaqno upravǉaǌe). Individualno adresiraǌe znaqi da upravǉaqki ure�aj mo�e daispita kvar lampe ili priguxnice, kao i status ukǉuqeǌa/iskǉuqeǌa ili trenutnuvrednost dimovaǌa. Ovo znaqi da je status rada svake lampe ili grupe lampi kon-stanto dotupan u CSNU.

Troxkovi o�iqeǌa nisu ve�i nego od 1-10 V interfejsa, a porede�i troxkovematerijala i rada, cena koxtaǌa implementacije DALI-ja je pribli�no za tre�inumaǌa od 1-10 V.

Principijelna xema DALI upravǉaǌa osvetǉeǌa je data na sl. 7.4.

Slika 7.4. Principijelna xema DALI upravǉaǌa osvetǉeǌa.


Osnovne karakteristike DALI-ja su date u Tabeli 7.1.

Maksimalni broj priguxnica u jednoj mre�i 64Brzina prenosa 1200 bpsMetod kodiraǌa ManchesterLOW signal 0 V (nominalno)HIGH signal 16 V (nominalno)Maksimalna du�ina upravǉaqkog kabla 300 mLimit struje napajaǌa 250 mANominalna struja po qvroru 2 mABroj nivoa 255 plus OFF

Tabela 7.1. Osnovne karakteristike DALI-ja.

Na slici 7.5 je xematski prikazano principijelno o�iqeǌe DALI upravǉaǌa os-vetǉeǌa jedne prostorije.

Slika 7.5. Principijelno o�iqeǌe kod DALI upravǉaǌa.


7.4 Strategije za upravǉaǌe osvetǉeǌa

Ciǉ upravǉaǌa sistema osvetǉeǌa u prostoru za �ivot i rad je da se obezbedioptimalni vizuelni komfor i produktivnost prisutnih u prostoru sa minimalnompotroxǌom energije. Tipiqni pristupi za ostvarivaǌe ovog ciǉa su:

• obezbe�ivaǌe svetla gde je to potrebno;

• obezbe�ivaǌe svetla kada je to potrebno;

• obezbe�ivaǌe prave koliqine svetla;

• maksimalno iskorix�eǌe dnevnog svetla.

Najefikasniji naqin uxtede energije je iskǉuqivaǌe sistema gde i kada nijepotrebno svetlo. Vreme ukǉuqivaǌa ve�ine lampi je zanemarǉvo (inkadescentne)ili veoma kratko (fluorescentne lampe), xto ih qini praktiqnim za iskǉuqivaǌekada neki prostor nije zauzet.

Me�utim, sodijumske i �ivine lampe visokog pritiska zahtevaju od 30 sekundido nekoliko minuta nakon ukǉuqeǌa da bi postigle pun sjaj. Nakon iskǉuqivaǌa,ove lampe imaju fazu hla�eǌa od nekoliko minuta, za vreme koje se ne mogu ponovoukǉuqiti.

Da bi se upravǉao sistem osvetǉeǌa samo gde je ona potrebna, esencijalno jeimati vaǉano zoniraǌe i grupisaǌe svetiǉki.

7.4.1 Upravǉaǌe ukǉuqivaǌa/iskǉuqivaǌe i dimovaǌe

Upravǉaǌe iskǉuqivaǌa/ukǉuqivaǌa i dimovaǌa su dva osnovna naqina upravǉaǌaosvetǉeǌa u ciǉu uxtede energije i vizuelnih potreba. Glavna dobit upravǉaǌadimovaǌa je boǉi ose�aj ugodnosti prisutnih, kao i komfor i fleksibilnost. Di-movaǌem je mogu�e postaviti izlaz na �eǉeni nivo i vrxiti postepeni prelaz sajednog nivoa na drugi. Glavni nedostatak dimovaǌa je cena troxkova opreme, in-talisaǌa i puxtaǌa u rad. Glavna prednost upravǉaǌa ukǉuqivaǌa/iskǉuqivaǌaje jednostavna implementacija i puxtaǌe u rad, me�utim glavni nedostatak je grubiprelazak sa jednog nivoa osvetǉeǌa na drugi.


7.4.2 Programsko upravǉaǌe i upravǉaǌe putem senzora

Ako je zauzetost prostora fiksna i predvidǉiva, sistem upravǉaǌa osvetǉeǌa mo�eda bude programiran da ukǉuqije/iskǉuquje svetlo ili meǌa nivo svetla u pros-toru, prema vremenskom rasporedu. Ovaj raspored mo�e da bude fiksan, odn. mo�eda bude razliqit za radne dane, vikende, praznike ili godixǌe odmore.

U novije vreme, upravǉaǌe putem senzora je xiroko rasprostraǌeno i zasniva sena detekciji prisustva u prostoru, najqex�e senzorima pokreta ili prisustva.

Upravǉaǌe putem senzora se tako�e koristi bilo kod upravǉaǌa ukǉuqi-vaǌa/iskǉuqivaǌa ili dimovaǌa svetla radi smaǌeǌa utroxka energije i mak-simizovaǌa upotrebe dnevnog svetla. Upravǉaǌe u otvorenom kolu obiqno koristisamo mereǌe abijentalnog dnevnog svetla, dok se kod upravǉaǌa u zatvorenom koluobiqno meri stvarni nivo osveǉaja (lux) u prostoru.

Na slici 7.6 je prikaz princip upravǉaǌa konstantnog nivoa osvetǉeǌa.

Slika 7.6. Princip upravǉaǌa konstantnog nivoa osvetǉeǌa.


7.4.3 Upotreba dnevnog svetla i senqeǌa

Upotreba dnevnog svetla je oqigledno kǉuqna za ostvarivaǌe uxtede u sistemimaosvetǉeǌa. Staklo, kao kǉuqni element arhitektonskog izraza, obiqno obezbe�u-je vezu unutraxǌeg prostora sa okru�eǌem. Me�utim, fasada zgrade mora da po-mogne ostvarivaǌu odgovaraju�ih radnih uslova u prostoru. Fluks od Sunca i nivodnevnog svetla mo�e da znatno varira u toku dana, te danas predstavǉaju velikiizazov za upravǉaǌe.

Tradicionalno ruqno upravǉane roletne i venecijaneri se mogu opremiti mo-tornim pogonima i samim tim upravǉati, bilo na bazi osoba u prostoru ili putemsenzora ili CSNU-a.

Ruqno upravǉaǌe prozora i senqeǌa mo�e da bude zadovoǉavaju�e u privatnimku�ama ili malim poslovnim objektima. Me�utim, u velikim zgradama, sa mnogoosoba u prostoru i sa ciǉem integrisanog upravǉaǌa fasada, sistema osvetǉeǌa isistema KGH, neophodan je pouzdan automatski sistem.

Na slici 7.7 su xematski data tri principa upravǉana senqeǌa i upotrebednevnog svetla.

Slika 7.7. Principi senqeǌa i upotrebe dnevnog svetla.


Kada se primeǌuje Sunlight tracking control lamele venecijanera se ne zatvaraju pot-puno, ve� prate trenutni polo�aj Sunca, tako da sunqevi zraci ne mogu direktno daprodru u prostor. Me�utim, prostor izme�u lamela dozvoǉava dovoǉno difuznogdnevnog svetla, qime se obezbe�uje maksimalno dnevno svetlo sa minimalnim ods-jajem, istovremeno smaǌuju�i troxkove elektriqne energije. Ovom funkcijom sevrxi kontunualno upravǉaǌe pozicije lamela venecijanera upravno na ugao upadasunqevih zraka, optimixu�i upotrebu dnevnog svetla.

Shadow edge tracking ne podrazumeva potpunu zaxtitu od upada sunqevih zraka,ve� se odredi granica prodora zraka u prostor (npr. 50 cm). Prednost ovakvogupravǉaǌa je u tome xto je i daǉe mogu�e gledati kroz doǌi deo prozora, biǉke naprozoru dobijaju dovoǉno svetlosti, a osobe u prostoru su zaxti�ene od odsjaja.

Kombinacija prethodna dva principa daje optimalno rexeǌe.

Poglavǉe 8

Sigurnosni i bezbednosnisistemi

Sigurnosni i bezbednosni sistemi se sastoje od mera koje preduzima neka organi-zacija da bi obezbedila zaxtitu imovine, lica, materijala i objekata od po�ara,xtete, neautorizovanog pristupa, kra�e i drugih nepoxtenih, ilegalnih i krimi-nalnih dela koja se mogu dogoditi. Arhitekte i in�eǌeri te�e da prona�u cenovnoprihvatǉivo rexeǌe koje se tiqe sigurnosti i bezbednosti poslodavaca, zaposlenih,klijenata i svih drugih koji koriste zgradu, a koje se ne kosi sa zakonskom regu-lativom, ali obezbe�uje pove�aǌe stepena zaxtite. Osnovne tehnologije koje sekoriste u ove svrhe su:

• sistemi video nadzora;

• sistemi kontrole pristupa;

• protivprovalni sistemi;

• protivpo�arni sistem.

8.1 Sistemi video nadzora

Namena sistema video nadzora (Closed Circuit Television - CCTV) je u�ivo prikazivaǌei/ili snimaǌe video zapisa prostora koji se nadzire. Sa danaxǌim cenama radnesnage, sistemi video nadzora su efikasan naqin pove�aǌa sigurnosti i bezbednostiobjekata. Zapravo, osnovni ciǉ ovih sistema nije snimaǌe “nepo�eǉnih osoba”, ve�prevencija.

Postoje dve kategorije sistema video nadzora: analogni i digitalni sistemi.

90

Poglavǉe 8. Sigurnosni i bezbednosni sistemi 91

8.1.1 Osnovni komponente analognih sistema video nadzora

Tipiqna konfiguraracija analognog sistema video nadzora se sastoji od kamere,monitora, video sviqera i video snimaqa, pri qemu neki od ure�aja mo�e da inte-grixe dve ili vixe funkcija.

Kamera je osnovni deo sistema video nadzora i ona kreira sliku koja se prenosido monitora u kontrolnoj sobi. Kamera ima zadatak da fokusira scenu u prestorukoji se nadzire, i prevede je u odgovaraju�i oblik za prikazivaǌe na monitorui/ili snimaǌe na video pisaqu, kompjuterskom disku ili nekom drugom medijumu zaskladixteǌe, radi trajnog zapisa. Snimǉene informacije se mogu potom koristitiza budu�e istra�ivaǌe ili evidenciju prestupa.

Kamere koje se koriste mogu da budu pokretne sa podexǉivim soqivima, tako damogu da se daǉinskom komandom pokre�u u horizontalnoj i vertikalnoj ravni. Kodkonvecionalnih sistema, kamere su povezane sa monitorom ili video sviqerom putemkoaksijalnih kablova, a svaka kamera zahteva sopstveni kabl.

Slika 8.1. Analgoni sistem video nadzora bez snimaqa.

Kamere mogu da dobiju napon napajaǌa od video sviqera ili monitora putem istogkoaksijalnog kabla za prenos video signala, poznatije kao line-power, slika 8.1. Sdruge strane, kamere mogu da dobiju napajaǌe posebnim kablom, slika 8.2. Navedeneslike prikazuju situaciju kada je vixe kamera ukǉuqeno u video nadzor. Uz pomo�video sviqera, bira se slika sa �eǉene kamere za prikazivaǌe na ekranu, ili jemogu�e podesiti sekvencu prikazivaǌa vixe kamera. Video sviqevi mogu da omogu�ejednovremeno prikazivaǌe vixe kamera na jednom ekranu.


Slika 8.2. Analgoni sistem video nadzora sa snimaqem.

8.1.2 Digitalni sistemi video nadzora

Digitalni sistemi video nadozora, poznati kao IP surveillance, koriste xirokopo-jasnu IP mre�u u zgradi i digitalni zapis. Digitalni sistemi video nadzora suposledǌih godina postali veoma popularni zbog odliqnih performansi, relativnoniske cene i velike fleksibilnosti. U odnosu analogne sisteme, oni nude oqigledneprednosti u smislu daǉinskog pristupa, promene parametara (rezolucije, brojaslika u sekundi), mogu�nosti be�iqnog povezivaǌa, digitalnog zuma, itd.

IP kamere mogu da se se napajaju posebnim kablom ili kao power-over-Ethernet(POE).

8.2 Sistemi kontrole pristupa

Sistemi kontrole pristupa imaju mogu�nost da dozvole ili odbiju korix�eǌe nekogposebnog resursa nekom odre�enom entitetu. Fiziqki pristup osoba se kontrol-ixe na bazi autorizacije, pla�aǌa i sliqno. Fiziqka kontrola pristupa se mo�eobezbediti mehaniqkim putem, u smislu brava i kǉuqeva, ili tehnoloxkim sred-stvima, kao naprednim sistemima kontrole pristupa.

Elektronski sistemi kontrole pristupa koriste raqunare da bi se prevazixlaograniqeǌa mehaniqkih brava i kǉuqeva. Na slici 8.3 je prikazana osnovna kon-figuracija tipiqnog sistema kontrole pristupa vrata. Elektronski sistem kont-role pristupa dodeǉuje pristup na principu akreditacije. Kada se dodeli pristup,vrata se otkǉuqavaju za izvesno predefinisano vreme i registruje se transakcija.Kada se odbije pristup, vrata ostaju zakǉuqana, a pokuxaj pristupa se registruje usistemu ili putem video nadzora. Kada je na qitaqu pristuna akreditacija, qitaqxaǉe informaciju o akreditaciji, tipiqno povorku brojeva, prema upravǉaqkompanelu, koji je zapravo digitalni procesor. Upravǉaqki panel poredi akredita-cioni broj sa listom pristupa i dodeǉuje ili odbija zahtev. Kada se pristupodbije na osnovu liste pristupa, vrata ostaju zakǉuqana. Ukoliko do�e do pokla-


paǌa prisutne akreditacije i one iz liste pristupa, upravǉaqki panel xaǉe signalza otvaraǌe vrata.

Slika 8.3: Osnovne komponente i konfiguracija tipiqnog sistema kontrole pris-tupa vrata.

Obiqno postoje tri grupe akraditacija koje se koriste u kontroli pristupa, pase prema tome i sistem kontrole pristupa mo�e podeliti na:

• kontrolu pristupa na osnovu PIN-a

• kartiqnu kontrolu pristupa;

• biometrijsku kontrolu pristupa.

Qesto se iz razloga pove�aǌa pouzdanosti kontole pristupa koristi kombinacijanavedenih pristupa.

8.2.1 Kartiqna kontrola pristupa

Postoje razliqiti tipovi kartica koje se koriste za kontrolu pristupa, ali sena osnovu principa rada mogu podeliti u dve kategorije: konvencionalne karticei smart kartice. Na osnovu naqina qitaǌa kartica, one se mogu grupisati u dvekategorije: kontaktne i beskontaktne kartice.

Magnetne kartice, obiqno kartice sa magnetnom trakom, su kartice koje se ko-riste za kontrolu pristupa posebno u bankarskim aplikacijama. Najpopularnijesu one sliqne klasiqnim kreditnim karticama. Mogu da se koriste u relativnojevtinim qitaqima kartica i nemaju pokretnih delova.


Wiegand kartice, tako�e liqe na kreditne kartice i rada na sliqnom principu kaomagnetne kartice, ali umesto trake od feromagnetnog materijala, ove kartice imajuset ugra�enih �iqica. Ove �ice su napravǉene od specijalne legure sa magnetnimsvojstvima, takvim da se texko dupliraju. Kartica se oqitava provlaqeǌem iliprinoxeǌem kartice qitaqu. Wiegand efekat se dexava u xirokom temperaturskomspektru, tako da se ure�aju kontrole pristupa u ovoj tehnologiji mogu korisiti uveoma nepovoǉnim uslovima abijenta. Druga va�na karakteristika je brz odziv iportabilnost, xto qini ove kartice idealnim za upotrebu u poǉu.

Proximity kartice su drugi tip qesto korix�enih beskontaktnih kartica koje ko-riste integrisana kola utisnuta u visoko fiber-optiqke-epoksidne kartice. Inte-grisano kolo, kondenzator i namotaj su paralelno povezani. Qitaq kartica pred-stavǉa izvor poǉa koji pobu�uje namotaj i puni kondenzator, koji zatim napajaintegrisano kolo. Integrisano kolo xaǉe broj kartice preko namotaja na qitaq.Qitaq kartice komunicira Wiegand protokolom. Prve kartice su imale 26 bitova,a danaxǌe imaju pove�aǌe broja bitova kako bi se obezbedili jedinsveni brojevikartica.

Smart kartice su novi tip kartica. Svaka kartica ima integrisani qip ugra�enu plastiqnu karticu. Ovaj tip kartica ima i kodiranu memoriju i mikroprocesorsa inherentnom inteligencijom. Kartica deluje kao super-minijatururni mikro-procesor koji mo�e da u svoju memoriju snima i skladixti informacije i liqneidentifikacione kodove. Kapacitet skladixteǌa je od 8 do 64 KB. Kartice moguda budu u vidu kontaktnih i beskontaktnih smart kartica. Kontaktne kartice imajuradni opseg oko 10 cm i tipiqno se koriste za kontrolu pristupa. Prednosti beskon-taktnih smart kartica u kontroli pristupa se ogleda u tome, xto one mogu da ostvarevixi nivo sigurnosti akreditacije. Tako�e, mogu da ponude qitaǌe i upisivaǌepodataka, npr. dodavaǌe biometrijskih podataka. Kartice za identifikaciju radiovezom (Radio-frequency identification - RFID) su qeste u danaxǌe vreme, ali se ve�inomkoriste za aplikacije ni�eg sigurnosnog nivoa, a radni opseg varira od 10 cm do10 m u zavisnosti od radne uqestanosti.

8.2.2 Biometrijska kontrola pristupa

Svaka osoba ima jedinstvene biometrijska svojstva koja mogu da se koriste za liqnuidentifikaciju: geometrija ruke, otisak prsta, otisak dlana, glas, prepoznavaǌelika, verifikacija potpisa i prepoznavaǌe zenice. Va�an aspekt ovakve kontrolepristupa je visoka pouzdanost i efikasnost, zbog qega privlaqi veliku pa�ǌu inalazi primenu u velikom broju aplikacija.

8.2.3 Inteligentni qitaqi

Sistem kontrole pristupa bilo kog tipa zahteva postojaǌe qitaqa, kao kǉuqnog el-emeta za unos PIN-a, qitaǌe informacija sa kartice ili prikupǉaǌe biometrijskihinformacija. U zavisnosti od naqina integracije sa sistemom kontrole pristupa,qitaqi se mogu podeliti kao konvecionalni qitaqi, polu-integrisani qitaqi i in-teligentni qitaqi.

Konvecionalni qitaqi (osnovni qitaqi) nemaju ugra�ene inteligentne funkcije.Oni jednostavno prikupǉaju informacije i prosle�uju ih upravǉaqkom panelu,slika 8.3. Osim Wiegand protokola za prenos podataka do upravǉaqkog panela, ko-riste se jox i RS-232 i RS-485.

Polu-intelignetni qitaqi, osim qitaǌa informacija, obezbe�uju sve druge ulazei izlaze (ukǉuquju�i zakǉuqavaǌe vrata, kontakte vrata i taster za izlaz), koji su


neophodni za upravǉaǌe vrata, ali bez kontrole pristupa. Kada korisnik prislonikarticu, unese PIN ili da biometrijske podatke, qitaq xaǉe informacije glavnomkontroleru (tipiqno preko RS-485) i qeka ǌegov odgovor.

Intelignetni qitaqi obezbe�uju ulaz i izlaz na isti naqin kao i polu-intelignetni, s tim xto imaju mogu�nost da samostalno obra�uju podatke i ne-zavisno donose odluke, slika 8.4.

U praksi, na jedan upravǉaqki panel povezuje se nekoliko qitaqa, koji se zatimpreko IP kontrolera integrixu na centralni PC raqunar.

Slika 8.4: Tipiqna konfiguracija sistema kontrole pristupa sa polu-inteligentnim ili inteligentnim qitaqem.

8.3 Protivpo�arni sistemi

Funkcija protivpo�arnog sistema je da detektuje prisustvo ne�eǉene vatre u pros-toru pra�eǌem promena ambijenta koja mogu da se dovedu u korelaciju sa sagore-vaǌem. Protivpo�ani sistem mo�e da se aktivira automatski, ruqno ili zajedno.Svrha protivpo�arnog sistema jeste da upozori ǉude da se evakuixu u sluqajupo�ara ili drugih hitnih situacija, da pozove vatrogasce i da aktivira drugepomo�ne sisteme za kontrolu xireǌa vatre i dima.

8.3.1 Detektori po�ara

Po�arni alarm se mo�e izazvati ruqno, npr. razbijaǌem zaxtitnog stakla, obezbed-juj�i naqin da prisutni u prostoru mogu da aktiviraju alarm kada primete vatruili dim. Automatska detekcija po�ara se mo�e razdvojiti u tri grupe: detektoretopline, detektore dima, i detektore vatre. Svi detektori imaju razliqitu brzinudetekcije i verovatno�u la�nog alarma. Razliqiti tipovi detektora se koriste dabi se pove�ala brzina detekcija i pouzdanost sistema.


Slika 8.5. Adresabilna protivpo�arna centrala koja korisiti bas topologiju.

8.3.2 Protivpo�arni upravǉaqki paneli i ǌihova toplogija

Danaxǌi protivpo�arni uprvǉaqki paneli (protivpo�arne centrale) su raquraskisistemi. Centrale priamju informacije od ruqnih i automatskih detektora vatre,nadziru ǌihov status rada i prosle�uju informacije neophodne za spreqavaǌe va-tre i pokre�u odgovaraju�e predefinisane senvece. Panel tako�e mo�e da napajaelektriqnom energijom pridru�ene senzore, davaqe i aktuatore.

Slika 8.6. Adresabilna protivpo�arna centrala koja korisiti prsten topologiju.

Postoje vixe vrsta protivpo�arnih centala, ali se danas najqex�e koristeadresabilne centrale. Ove centrale koriste �iqne ili be�iqne lokalne mre�eza povezivaǌe senzora i aktuatora na centralu. Svaki od ruqnih ili automatskihili ruqnih detektora po�ara, kao i aktuatora, su procesorske jedinice, sa jedin-stvenom adresom na mre�i, dopuxtaju�i centrali identifikaciju koji detektor jedao alarm ili koji je u kvaru.

Bus topologija i prsten topologija se koriste za petǉe senzora, slike 8.5 i 8.6.

Protivpo�arna centrala komunicira sa pamentim senzorima i aktuatorima umaster-slave modu. Centrala, kao master, vrxi superviziju komunikacije i vrxi


odgovor na odre�ene promene staǌa preduzimaju�i odgovaraju�e akcije. Razliqitistandardi propisuju maksimalni broj detekora i aktuatora u jednoj petǉi, tako dase u ve�im sistemima na jednu centralu povezuje vixe petǉi (do 10). Standardipropisuju i minimalnu uqestanost oqitavaǌa, reda veliqine 10 sekundi, mada je tou praksi i qex�e.

8.4 Integracija sistema

Moderni sistemi fiziqke zaxtite nude kontrolu pristupa, video nadzor, detekckijupo�ara i protivprovalni sistem, integrisan u jedno rexeǌe. Tradicionalno, ovosu bili sistemi zasnovani na specifiqnim tehnologijama, ali razvojem otvorenihstandarda dolazi do ǌihove integracije. Razvojem softverskog in�eǌeringa, ko-risniqke aplikacije su veoma pregledne i jednostavne za upotrebu i nude velikufleksibilnost i kompatibilnost sa drugim aplikacijama.

Literatura

[1] Shengwei Wang, Intelligent Buildings and Building Automation, Spon Press, New York,

2010

[2] H. Merz, T. Hansemann, C. Huebner, Building Automation - Communication Systems with

EIB/KNX, LON and BACnet, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2009

[3] C.F. Mueller, Regelungs- und Steuerungstechnik in der Versorgungstechnik, Verlag C.F.

Muller GmbH, Karlsruhe, 1992

[4] James Sinopoli, Smart Building Systems for Architects, Owners, and Builders,

Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier, Burlington, MA, 2010

[5] Guy W. Gupton, Jr., HVAC Controls Operation & Maintenance, Fairmont Press Inc.,

Liburn, Ga, 2002

98

inteligentne zgrade

Documents