16. INSTALACJE ELEKTRYCZNE SYSTEMU

SI ORAZ IHC

16.1. Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości technicznych i zasad

budowy instalacji elektrycznych typu SI oraz IHC.

16.2. Wiadomości podstawowe

Specyficzne wymagania dotyczące wykonania niektórych instalacji elektrycznych

i sterowania poszczególnymi odbiornikami wymusiły zastosowanie nowoczesnej
techniki. Potrzeba wykorzystania nowoczesnych rozwiązań instalacji elektrycznych
staje się niezbędna przy realizacji instalacji przede wszystkim w obiektach
użyteczności publicznej takich, jak:

•

obiekty biurowe,

•

domy handlowe,

•

hale sportowe,

•

szpitale,

•

teatry, muzea itp.

Za pomocą nowoczesnych instalacji można zrealizować wszystkie tradycyjne

układy sterowania instalacji elektrycznej. Ponadto integrują one poszczególne funkcje:

•

sterowanie oświetleniem,

•

sterowanie żaluzjami i roletami,

•

sterowanie urządzeniami ogrzewania elektrycznego, takimi jak: piece, grzejniki,
zawory regulacyjne, pompy obiegowe;

•

sterowanie

napędami

drzwi

i

klap

przeciwpożarowych,

sygnalizacji

przeciwpożarowej i urządzeniami przeciwpożarowymi;

•

sterowanie urządzeniami komputerowymi z centralnymi lub lokalnymi
urządzeniami rezerwowego zasilania (UPS);

•

sterowanie urządzeniami antywłamaniowymi i sygnalizacji obecności osób
niepożądanych;

•

sterowanie instalacjami i urządzeniami monitorującymi stan techniczny
wybranych obwodów i odbiorników;

•

zarządzanie energią.

Do prostszych, w pełni zintegrowanych rozwiązań instalacyjnych, realizujących wyżej
wymienione funkcje należą systemy instalacyjne:

•

SI, oferowany przez firmę Doepke-Norden,

•

IHC (Inteligent House Control), opracowany przez ELSO GmbH Elektrotechnik.

16.2.1. System SI

Instalacje elektryczne wykonane w systemie SI realizuje się w oparciu o tradycyjną

technikę przekaźnikową. Dlatego też ze względu na zasadę działania i sposób
wykonania posiadają one cechy instalacji konwencjonalnych. Jest to bardzo istotna
cecha tego systemu, oprócz takich jeszcze zalet jak:

-

prostota projektowania,

-

prosty montaż i uruchamianie instalacji,

-

przejrzystość prowadzenia przewodów,

-

nieskomplikowany nadzór i użytkowanie,

-

duża elastyczność w razie potrzeby wprowadzenia zmian i rozbudowy,

-

wielostronne możliwości sprzężenia z różnego rodzaju nadajnikami,

-

wysoki poziom niezawodności działania.

Takimi nadajnikami sygnałów sterujących do załączania i wyłączania mogą być

przykładowo:

-

przyciski,

-

łączniki instalacyjne,

-

czujniki ruchu,

-

łączniki zmierzchowe,

-

łączniki czasowe,

-

czujniki temperatury,

-

łączniki reagujące na położenie drzwi, okien itp.,

-

telefony.

Możliwości systemu SI w instalacji obiektu budowlanego przedstawia rys. 16.1. Są

one praktycznie ograniczone tylko zakresem produkowanych urządzeń, potrzebami
i inwencją projektanta.

Wszystkie objęte systemem urządzenia mogą być sterowane indywidualnie,

grupowo lub centralnie.
W instalacjach wykonanych w systemie SI rozdziela się obwody sterowania, zasilane
ze specjalnych zasilaczy prądem stałym o napięciu 24 V, od obwodów mocy
zasilających odbiorniki o napięciu znamionowym 230 V. Połączenie obwodów
sterowania i mocy następuje za pośrednictwem zespołów przekaźników
zainstalowanych na ogół w jednym miejscu, w rozdzielnicy.

Rys.16.1. Schemat blokowy możliwości sterowania pracą instalacji w systemie SI.

Ze względu na różnorodność urządzeń w instalacji oraz charakter ich pracy stosuje

się różne elementy wykonawcze (przekaźniki) systemu SI, które przetwarzają sygnały
sterujące małej mocy na działania łączeniowe wywołujące zmianę stanu pracy
urządzeń mocy.

Elementy wykonawcze systemu SI charakteryzują się następującymi zaletami:
-

mały pobór mocy przy wszystkich stanach pracy;

-

bardzo mała wrażliwość na zakłócenia;

-

urządzenia rozkazowe (nadajniki sygnałów sterowania) nie generują same

prawie żadnych sygnałów zakłócających, które mogłyby mieć wpływ na inne
urządzenia, zasilane z tej samej sieci sterowniczej;
-

konsekwentne zastosowanie bardzo niskiego napięcia bezpiecznego 24V DC

do sterowania wszelkich wejść;
-

rozdzielenie między stroną bardzo niskiego napięcia bezpiecznego, a stroną

niskiego napięcia;
-

utrzymywanie stanu łączenia elementów wykonawczych przy wypadnięciu

napięcia sieci.
Zestawienie wybranych elementów systemu SI przedstawiono w tab. 16.1.

SYSTEM SI

-

łączniki zdalnego sterowania,

-

czujniki ruchu,

-

łączniki zmierzchowe,

-

łączniki czasowe,

-

czujniki temperatury,

-

kontakty okienne i drzwiowe,

-

telefon,

-

urządzenia kontroli wejścia ( obecności )

OŚWIETLENIE

SILNIKI ROLET

URZĄDZENIA

ZAMYKANIA

OKIEN

WENTYLATORY

URZĄDZENIA

ŁĄCZNOŚCI

Tab. 16.1. Zestawienie niektórych elementów systemu SI.

Rodzaj

elementu

Oznaczenie

Funkcja

Zasilacz

NT 24-120

Zasilacz o prądzie znamionowym 120 mA

SIR 16V

Przekaźnik wielofunkcyjny

SIRO

Przekaźnik sterowania roletami, praca w układzie nadrzędnym typu

Master

SIRO-SL

Przekaźnik sterowania roletami, praca w układzie nadrzędno-

podrzędnym Master - Slave

SIFD

Przekaźnik zmierzchowy ze zdalnym pomiarem natężenia światła

SIDS

Przekaźnik zmierzchowy ze zdalnym czujnikiem (zewnętrznym) DLF

Elementy

wykonawcze

i przekaźniki

SIZ-30

przekaźnik czasowy z płynną nastawą od 0,25s do 30 min

SIFB

Nadajnik i odbiornik sygnałów podczerwieni

SIB

Czujnik ruchu

Elementy

sterownicze

rozkazowe,

czujniki

SIWK

Zestaw pogodowy z czujnikami deszczu i wiatru

SIAT

Tablica sterowniczo-synoptyczna umożliwiająca realizację zdalnych

łączeń oraz wizualną kontrolę stanu wszystkich odbiorników w systemie

SI

Elementy

dodatkowe

i osprzęt

pomocniczy

SISAM-6

SISAM-12

Listwy mostkujące odpowiednio dla 6 i 12 modułów

16.2.2. System IHC.

Jest to scentralizowany system dla instalacji w małej i średniej wielkości

budynkach. System IHC stanowi kompromis pomiędzy prostymi systemami takimi,
jak system SI oraz bardziej zaawansowanymi technologicznie systemami np. EIB.
Pozwala on w prosty sposób połączyć w jedną całość praktycznie wszystkie instalacje
elektryczne obiektu, umożliwiając sterowanie żaluzjami , oświetleniem, ogrzewaniem
itd. Nadaje się również do generowania alarmów, zdalnego odczytywania stanów
systemu i zdalnego przełączania wyjść (obwodów) przez modem IHC

Strukturę systemu pokazano na rysunku 16.2. Jest to system scentralizowany.

Centralnym elementem systemu jest jednostka sterująca. Do niej przyłączone są
promieniowo moduły wejściowe oraz wyjściowe. Wszystkie komponenty systemu
wraz z zasilaczem instalowane są w rozdzielnicach na szynie typu TH 35. Możliwy
jest montaż decentralny modułów w podrozdzielnicach.

Rys. 16.2. Schemat struktury systemu IHC

Do działania systemu jest konieczna następująca minimalna konfiguracja:
-

zasilacz 24V DC,

-

jednostka sterująca,

-

moduł wejściowy,

-

moduł wyjściowy.

System można rozbudowywać w miarę potrzeby o np.:
-

sterowanie czasowe,

-

modem,

-

ściemniacze,

-

łączniki zmierzchowe,

-

detektory ruchu.

Jednostka sterująca

jest to sterownik programowalny, dzięki któremu możliwe jest

zarządzanie maksymalnie 128 obwodami wejściowymi ( sensorami ) i 128 obwodami
wyjściowymi (wyjścia dwustanowe). Dysponuje on 128 zegarami tygodniowymi,
każdy z jednym czasem załączania i jednym czasem wyłączania. Przyporządkowanie
zegarów do wejść i ustawienia czasów odbywa się podczas programowania systemu
za pomocą komputera PC poprzez interfejs RS 232.

Moduły wejściowe

są wykonane są w dwóch wersjach: 230 V AC i 24 V DC.

Moduły te przetwarzają odpowiednio sygnał 230V AC lub 24V DC i przesyłają do
jednostki sterującej informacje o zmianie stanu za pośrednictwem przewodu danych.
Moduły wejściowe na 230 V AC posiadają 8 wejść ze wspólnym przewodem N.
Wejścia są uaktywniane przy przyłączeniu przewodu fazowego (L1, L2, L3). Wejścia
są odseparowane galwanicznie od napięcia roboczego 24V DC systemu IHC.
Moduły wejściowe na 24V DC mają 16 wejść, które staja się aktywne po połączeniu
0V DC.

Do aktywacji wejść modułów wejściowych można stosować wszystkie rodzaje styków
przycisków, łączników, przekaźników, termostatów itp. Moduły wejściowe
rozpoznają różne czasy trwania sygnałów wejściowych. Dzięki temu można np.
przyporządkować jednemu łącznikowi dwie funkcje: dla naciśnięcia krótkiego (<1s)
i długiego (>1s).

Moduły wyjściowe

posiadające 8 wyjść przekaźnikowych o obciążalności 10 A

każde, analogicznie do modułów wejściowych na 220V AC i 24V DC.

Jedna jednostka sterująca ma możliwość podłączenia maksymalnie 8 modułów

wejściowych oraz 16 modułów wyjściowych.

Moduły wejściowe i wyjściowe można lokować centralnie lub decentralnie. Jeżeli

moduły są ulokowane centralnie wraz z jednostką sterującą w rozdzielnicy, to
wszystkie kable trzeba doprowadzić do tej centralnej rozdzielnicy. Przy decentralnym
ulokowaniu modułów wyjściowych i wejściowych, np. w podrozdzielnicach lub
indywidualnie w pobliżu przycisków i sterowanych odbiorników, zmniejsza się łączna
długość potrzebnego oprzewodowania. Ograniczenie stanowi jedynie maksymalna
długość przewodu 100 m. pomiędzy jednostką sterującą a modułem wyjściowym lub
wejściowym.

16.3. Niezbędne przygotowanie studenta

Studentów przystępujących do ćwiczeń obowiązuje znajomość materiału
dotyczącego nowoczesnych instalacji elektrycznych zawartego w pracy [16.1].

16.4. Opis stanowiska laboratoryjnego

16.4.1. Stanowisko do badania właściwości instalacji elektrycznych wykonanych
w systemie SI.

Stanowisko do badania właściwości instalacji w systemie SI zostało zbudowane

w oparciu o osprzęt systemu SI firmy Doepke Norden.

Na rys. 16.3 przedstawiono wygląd ogólny, a na rys. 16.4 schemat ideowy

stanowiska laboratoryjnego [16.2]

Stanowisko składa się z trzech zasadniczych części:

•

pulpit sterowniczy,

•

pulpit z przekaźnikami systemu SI,

•

pulpit symulacji obciążenia wraz z wizualizacją.

Rys. 16.3. Widok ogólny stanowiska do badania właściwości instalacji w systemie SI.

Pulpit sterowniczy składa się z następujących bloków:

-

blok przycisków sterowniczych,

-

blok diodowy,

-

blok zdalnej sygnalizacji.

Blok przycisków sterowniczych

służy do sterowania (podawania impulsów)

napięciowych na odpowiednio przyłączone wejścia sterujące przekaźników SI. Składa
się z 20 przycisków izostatycznych, podświetlanych, z wyprowadzonymi gniazdami
bananowymi, umożliwiającymi wykonywanie połączeń.
Przyciski od S1 do S16, koloru pomarańczowego są to przyciski astabilne (z siłą
zwrotną) samopowrotne.
Przyciski od S17 do S20, koloru czerwonego są to przyciski stabilne (bez
samopowrotu).
Wszystkie przyciski oprócz S18 służą do bezpośredniego podania na gniazda
bananowe potencjału +24V, umożliwiającego sterowanie wejściami przekaźników.
Przycisk S18 posiada wyprowadzone oba swe bieguny, stanowiące styk czynny.
Przycisk ten należy wykorzystać podczas realizowania funkcji alarmowej.

Rys. 16.4. Schemat wewnętrznych połączeń stanowiska laboratoryjnego do badania instalacji elektrycznych systemu SI:

BD – blok diodowy, BZ – blok zasilania, BSI – blok przekaźników systemu SI, BSO – blok symulacji obciążenia wraz z wizualizacją, BST – blok

przycisków sterowniczych, BZS – blok zdalnej sygnalizacji.

Blok diodowy

jest złożony z 6 diod prostowniczych , które służą do rozdzielenia

sygnałów sterowniczych przy realizacji układów ze sterowaniem indywidualnym,
grupowym oraz centralnym.

Blok zdalnej sygnalizacji

składa się z 6 diod typu LED koloru czerwonego. Blok ten

umożliwia wyprowadzenie sygnałów z wyjść sterujących podłączonych przekaźników
w celu obserwacji stanu ich pracy.

Pulpit z przekaźnikami systemu SI

Widok pulpitu przedstawiono na rys. 16.5.

Na pulpicie zainstalowane zostały następujące przekaźniki systemu SI:

•

zasilacz NT 24-120,

•

przekaźnik do sterowania żaluzjami SIRO+,

•

4 przekaźniki do sterowania żaluzjami SIRO-SL,

•

4 przekaźniki SIR 16V,

•

przekaźnik czasowy SIZ 30,

•

przekaźnik zmierzchowy SIDS z czujnikiem natężenia oświetlenia DLF.

Przekaźniki mają wyprowadzone na gniazda bananowe swoje wejścia i wyjścia.
Układ zasilania przekaźników jest natomiast połączony na stałe, aby uniknąć
uszkodzenia przekaźników w przypadku popełnienia błędów łączeniowych.

Oprócz przekaźników na pulpicie znajdują się także:

•

włącznik głównego zasilania,

•

gniazdo bezpiecznikowe dla obwodu 220V umieszczone nad wyłącznikiem,

•

gniazdo bezpiecznikowe 24V DC umieszczone pod wyłącznikiem zasilania.

Rys. 16.5. Widok pulpitu z przekaźnikami SI.

Pulpit symulujący obciążenia wraz z wizualizacją

Widok pulpitu wizualizacji przedstawiono na rys. 16.6.

Pulpit ten składa się z dwóch elementów.

Pierwszym jest listwa z gniazdami bananowymi, na które wyprowadzone są

wyjścia elementów symulujących odbiorniki, które będą sterowane przekaźnikami
systemu SI.

Drugim elementem jest tablica wizualizacyjna, ze zdjęciem domku jedno-

rodzinnego, na widoku którego rozmieszczone są symulowane odbiorniki, opisane
jako:

•

O1 – O7 odbiorniki oświetleniowe,

•

M1 – dioda liniowa symulująca otwieranie/zamykanie bramy garażowej,

•

M2 – M4 diody liniowe symulujące otwieranie/zamykanie rolet (żaluzji)
okiennych,

•

S – układ akustyczny symulujący syrenę alarmową.

Rys. 16.6. Widok pulpitu wizualizacji.

16.4.2. Stanowisko do badania właściwości instalacji elektrycznych wykonanych
w systemie IHC.

Stanowisko do badania właściwości instalacji w systemie SI zostało wykonane

w oparciu o osprzęt firmy ELSO. Schemat elektryczny stanowiska przedstawiono na
rys. 16.7 [16.3].

Rys. 16.7. Schemat połączeń stanowiska laboratoryjnego do badania instalacji systemu IHC.

Stanowisko składa się z trzech głównych elementów:

•

rozdzielnicy,

•

panelu sterowania,

•

panelu symulacji obciążenia.

Rozdzielnica

stanowi model rozdzielnicy głównej budynku w systemie ICH, przy

centralnym sposobie montażu modułów wejściowych i wyjściowych. W rozdzielnicy
umieszczono następujące elementy systemu IHC (rys. 16.7):

- jednostka sterująca;
- zasilacz 24V/0,6A;
- moduł wejściowy, 16 wejść dla styków bezpotencjałowych;
- moduł wyjściowy, 8 wyjść przekaźnikowych w 2 grupach (max. 10A na grupę);
- ściemniacz tyrystorowy 40 - 350W (obciążenie rezystancyjne i indukcyjne;
- złącze RS 232 do podłączenia komputera w trakcie programowania systemu.

Moduły wejściowy i wyjściowy zostały podłączone do jednostki sterującej

odpowiednio do jej portów z numerem 1. Całość zasilana jest z zasilacza 24V DC.

W module wejściowym z 16 możliwych do wykorzystania wejść zostało

wykorzystanych 10. Na wejścia od numeru 1 do 8 podłączono przyciski instalacyjne,
wyposażone w styk zwierny, monostabilny. Na wejście 11 podłączony został czujnik
ruchu, natomiast na wejście 13 zaciski laboratoryjne do podłączenia zewnętrzych
elementów sterujących.

W module wyjściowych wykorzystano wszystkie 8 wyjść.

Panel sterujący

, którego widok przedstawiono na rys. 16.8 zawiera przyciski

instalacyjne wyposażone w styk zwierny monostabilny oraz czujnik ruchu.
Zastosowano przyciski pojedyncze (numery 5,8,11,13), podwójny (numery 6,7) oraz
poczwórny (numery 1,2,3,4). Numery przycisków i czujnika ruchu (13) odpowiadają
numerowi połączonego wejścia na module wejściowym.

Panel symulacji obciążenia

przedstawiony został na rys. 16.9. Umieszczono na

nim gniazdo wtykowe z równolegle połączonymi zaciskami laboratoryjnymi,
pozwalającymi podłączyć zewnętrzny odbiornik o mocy max. 2 kW, 5 lampek
kontrolnych symbolizujących różne obwody oświetleniowe oraz żarowe źródło
ś

wiatła podłączone do ściemniacza tyrystorowego.

Rys. 16.8. Widok panelu sterującego stanowiska laboratoryjnego instalacji systemu IHC: 1÷4 – przycisk

poczwórny; 6÷7 – przycisk podwójny; 5,8,11,13 – przyciski pojedyncze; 12 – czujnik ruchu.

Rys

. 16.9.Widok panelu symulacji obciążenia instalacji systemu IHC: 1 – gniazdo z

równoległymi zaciskami laboratoryjnymi do podłączenia odbiornika 2 kW; 2÷6 – lampki

kontrolne, 8 – żarowe źródło światła.

16.5 Program ćwiczenia

16.5.1. Instalacja w systemie SI.

1.

Zapoznać się z budową stanowiska oraz z rozmieszczeniem poszczególnych

elementów składowych.

2.

Na podstawie dokumentacji zrealizować zadane przez prowadzącego układy

połączeń i sprawdzić poprawność ich działania. Stanowisko umożliwia realizację
następujących układów połączeń i sterowania:

•

łączenie miejscowe oświetlenia i rolet;

•

łączenie pojedyncze, grupowe i centralne;

•

łączenie pojedyncze, grupowe i centralne z równoległą sygnalizacją i sterowa-
niem z pulpitu;

•

łączenie oświetlenia schodowego;

•

sterowanie oświetleniem za pomocą łącznika zmierzchowego;

•

łączenie pojedyncze z funkcją alarmowania.

16.5.2. Instalacja w systemie IHC.

1.

Zapoznać się z budową i konfiguracją stanowiska modelowego.

2.

Po uruchomieniu systemu sprawdzić funkcje poszczególnych przycisków

sterowniczych.

3.

Zapoznać się z trybem serwisowym oprogramowania systemu IHC i zrealizować

wybrane operacje serwisowe:

• wskazywanie wejść/wyjść
• wymuszone wysterowywanie wyjść.

4.

Zapoznać się z trybem programowania systemu IHC i dokonać zadanej przez

prowadzącego zmiany funkcji wybranego przycisku sterowniczego.

16.6. Opracowanie wyników badań

1.

W sprawozdaniu przedstawić schematy i opis działania zmontowanych układów

połączeń instalacji SI.

2.

Zamieścić opis działania zmontowanego układu instalacji w systemie IHC (opisać

funkcje poszczególnych przycisków sterowniczych).

3.

Opisać zrealizowane funkcje serwisowania i programowania instalacji w systemie

IHC.

4.

Porównać we wnioskach właściwości instalacji w systemie SI i IHC.

16.7. Literatura

[16.1] Markiewicz H. Instalacje elektryczne, WNT Warszawa 2002 r.
[16.2] Siemczonek M. Opracowanie i wykonanie modelu instalacji elektrycznej
w systemie SI.

Inżynierska praca dyplomowa, PWr, Wrocław 2003.

[16.3] Kowalewski M. Opracowanie stanowiska laboratoryjnego do modelowania
właściwości instalacji elektrycznych typu IHC,

Inżynierska praca dyplomowa,

PWr, Wrocław 2001.