کنترل اتوماتیک در تهویه مطبوع(قسمت9)

ماخذ: شرکت TRANE

 

تعامل پذیری

یکی از مهم ترین رویکرد های صنایع خودکارسازی ساختمان تعامل پذیری سیستم ها است. تعامل پذیری در این صنعت به مفهوم امکان برقراری ارتباط دیجیتال میان محصولات ساخته شده توسط شرکت های مختلف که همگی بر اساس پروتکل های واحد مخابراتی و ارتباطی باز و استاندارد طراحی شده اند می باشد. بدین ترتیب یک کنترل کننده تکی قادر خواهد بود بر روند کار محصولات کنترلی ریزپردازنده ای ساخته شده توسط شرکت های مختلف نظارت نماید. اما قبل از این که وارد بحث اصلی تعامل پذیری شویم بهتر است که کمی به مفاهیم پایه شبکه ها بپردازیم که در واقع حکم پیش نیاز این مبحث را دارد.

همانطور که در بخش های قبل توضیح داده شد مرتبط ساختن تمامی کنترل کننده های ریزپردازنده ای به یک سیستم خودکارسازی ساختمان امکان بهبود عملیات و تسهیل مدیریت کل ساختمان را ایجاد می نماید و برای اینکه چنین ارتباطی میان کنترل کننده ها به وجود آید به یک شبکه ارتباطی و مخابراتی در ساختمان نیاز خواهد بود.

شبکه

یک شبکه در معنی عام به دو یا چند وسیله ارتباطی و مخابراتی گفته میشود که برای تبادل داده و اطلاعات به یکدیگر متصل شده اند. این اتصالات به طور فیزیکی میتوانند توسط سیم و کابل یا وسایل بی سیم ایجاد شوند. هر وسیله ای که به شبکه متصل است یک گره نامیده میشود. یک سرور نیز وسیله ای است که منابع خود را در شبکه با سایر کامپیوتر ها و وسایل متصل به اشتراک میگذارد.

به عنوان مثال: یک سرور فایل میتواند فایل های داده و نرم افزار ها را در خود ذخیره و نگهداری نماید و یک سرور چاپ نیز این امکان را در اختیار تمامی کامپیوتر ها و وسایل متصل به شبکه قرار میدهد که کار های چاپ خود را توسط یک چاپگر اشتراکی انجام دهند.

مقایسه شبکه های اختصاصی و اشتراکی

اکثر سیستم های خودکارسازی ساختمان ها به طور سنتی بر شبکه های اختصاصی نصب میشوند. بدین مفهوم که واسط  و رسانه ارتباطی تنها برای همان سیستم خودکارسازی طرح ریزی شده و استفاده میگردد و با سایر سیستم ها مانند پست الکترونیک یا سیستم های مخابراتی به اشتراک گذاشته نمیشود. طراحی و نصب شبکه های اختصاصی آسان تر است چون نیاز به پیش بینی سایر سیستم ها و محدودیت های ماهیتی آنها از بین برده میشود. علاوه بر این به دلیل اختصاصی بودن کارکرد این نوع شبکه ترافیک و بار کاری آن کمتر و در نتیجه قابل اطمینان تر می باشد.

اما از سوی دیگر شبکه های اشتراکی از زیر ساختار های شبکه ای موجود در ساختمان که برای هدف و منظور دیگری نصب شده اند بهره برداری مینمایند. یک شبکه اشتراکی نه تنها تمامی کامپیوتر های شخصی دارای کارت واسط شبکه و متصل به شبکه را به سیستم خودکارسازی ساختمان متصل میکند بلکه آنها را قادر میسازد که از سایر امکانات پیش بینی شده شبکه مانند سرور های چاپ فایل های اشتراکی و پست الکترونیک نیز استفاده کنند. البته باید توجه داشت که نصب و پیاده سازی یک سیستم خودکار سازی در شبکه اشتراکی نیازمند هماهنگی و همکاری نزدیک با اجراکننده و نگهدارنده سرویس انفورماتیک ساختمان است.

یک شبکه اشتراکی نمیتواند همان سطح امنیتی شبکه های اختصاصی را ارائه کند. این شبکه ها در دسترس کاربران متعددی قرار دارند و ممکن است دچار مشکلات داخلی امنیتی شوند. امنیت هزینه نصب و قابلیت انعطاف سیستم از جمله عواملی هستند که در تصمیم گیری جهت انتخاب یکی از این دو نوع شبکه برای سیستم خودکارسازی ساختمان دخالت دارند.

شبکه محلی و شبکه گسترده

شبکه های محلی به آن گروه از شبکه های ارتباطی اطلاق میگردد که برای پوشش دادن منطقه ای کوچک و مشخص طراحی و پیاده سازی میشوند. از آنجا که این شبکه ها تنها به منطقه کوچکی سرویس میدهند میتوان آنها را برای رسیدن به سرعت تبادل داده های بالاتری بهینه نمود. به طور کلی یک شبکه محلی برای ساختمان های مجزا انتخابی عالی محسوب میشود.

البته باید در نظر داشت که محدودیت فواصل کاری و برد شبکه با مرتبط ساختن دو یا چند شبکه محلی مرتفع میشود. یک مسیریاب وسیله ای است که برای تبادل سیگنال میان چندین شبکه به کار برده میشود. اگر از مسیریاب ها همراه با سرویس های مخابراتی مانند خطوط تلفن یا ماهواره ای استفاده شود امکان گسترده ساختن سطح تبادل داده به نواحی شهری کشوری و حتی بین المللی به وجود خواهد آمد. این شیوه ارتباط میان چندین شبکه محلی با عنوان شبکه گسترده شناخته میشود.

یک شبکه گشترده میتواند تمامی ساختمان های متعلق به یک مجموعه را به هم مرتبط سازد. به عنوان مثال با استفاده از شبکه های گسترده در یک منطقه آموزش و پرورش میتوان امکان دسترسی تمامی دانش آموزان به خدمات اشتراکی مانند پست الکترونیک و اینترنت را فارغ از منطقه جغرافیایی آنها به وجود آورد و نیز ارتباط میان سیستم های خودکارسازی ساختمان های اداری آموزش و پرورش و مدارس منطقه را برقرار ساخت.

اینترنت و اینترانت

بهترین مثال و نمونه شبکه های گسترده اینترنت می باشد. اینترنت یک شبکه باز و عمومی است که تمامی افرادی که به یک سرویس دهنده اینترنت دسترسی دارند میتوانند از آن استفاده نمایند.

از سوی دیگر یک اینترنت نسخه ای بسته و با کاربری محدود و خصوصی از شبکه های گسترده است. یک اینترنت از همان فناوری های اینترنت استفاده میکند اما دسترسی یافتن به آن مختص و محدود به کاربران مجاز و از پیش تعریف شده می باشد.

معمولا کامپیوتر های شخصی که به یک اینترنت متصل هستند میتوانند از اینترنت هم استفاده کنند. این دسترسی آنها معمولا توسط یک فیلتر امنیتی با عنوان دیواره آتش کنترل میشود. دیواره های آتش به طرق مختلفی قابل تنظیم هستند و از آنها برای محدودسازی دسترسی های بیرونی به اینترنت و نیز محدود ساختن داده هایی که کاربران میتوانند از اینترنت درخواست کنند استفاده میشود.

به عنوان نمونه دیواره های آتش این سیستم ها غالبا به گونه ای تنظیم میشوند که پیغام های الکترونیک بتوانند از اینترنت به اینترنت راه یافته و کاربران متصل به اینترنت قادر باشند از کامپیوتر های به گشت و گذار در اینترنت بپردازند.

سیستم های خودکارسازی ساختمان ها معمولا روی اینترنت ها و نه بر شبکه عمومی اینترنت نصب میشوند. اکثر دیواره های آتش اجازه دسترسی مستقیم به سیستم خودکارسازی ساختمان را از اینترنت به دلایل امنیتی نمیدهند و راه را بر چنین مخابراتی میبندند. البته بسیاری از شبکه ها دارای امکان دسترسی ایمن از راه دور هستند. این روش دسترسی ایمن کاربران را قادر می سازد تا از طریق مودم وارد شبکه شده و از پست الکترونیک یا فایل های اشتراکی استفاده نمایند.

همین روش برای دسترسی یافتن به سیستم خودکارسازی ساختمان از راه دور نیز قابل استفاده است. یک روش دیگر نصب مودمی مجزا در هر کامپیوتر شخصی یا پانل کنترل سیستم خودکارسازی ساختمان میباشد.

معماری رده بندی شده

این معماری رده بندی شده سیستم خودکارسازی ساختمان سیستم های فرعی را بر اساس کارکرد آنها مجزا می سازد. کنترل کننده های سطح واحد نصب شده بر تجهیزات تهویه مطبوع به یک شبکه اختصاصی متصل شده و توسط یک کنترل کننده مجزای سطح سیستمی تحت نظارت و کنترل قرار دارند.

کنترل کننده سطح سیستم دستگاه های تهویه مطبوع همراه با سایر کنترل کننده های سطح سیستم که برای هماهنگ سازی عملیت سایر تجهیزات تهویه مطبوع یا سامانه های ساختمانی مانند روشنایی سیستم های امنیتی و حفاظت در برابر حریق کاربرد دارند بر یک شبکه محلی قرار داده میشوند. یک سیستم خودکارسازی ساختمان عملکرد تمامی سیستم های فرعی را تحت کنترل دارد. این معماری و ساختار رده بندی شده تعداد نقاط واسط میان سیستم های فرعی را کاهش داده و امکان ایزوله ساختن سیستم های فرعی را برای مقاصد اجرایی یا عیب یابی فراهم می آورد.

پروتکل های ارتباطی

برای اینکه وسایل و تجهیزات ریزپردازنده ای بتوانند با یکدیگر ارتباط گرفته و تبادل داشته باشند باید قادر باشند به زبانی واحد سخن بگویند. یک پروتکل ارتباطی مجموعه ای از قوانین یا استاندارد هاست که بر تبادل داده ها در یک شبکه ارتباطی و مخابراتی دیجیتال حاکم می باشد. یک پروتکل زمانی انحصاری است که تحت حقوق ثبتی و قانونی انحصاری اشخاص یا شرکت ها استفاده تولید و بازاریابی شود. یک پروتکل باز متعلق به حوزه عمومی بوده و تمامی سازندگان میتوانند آزادانه از آن استفاده کنند. اگر یک پروتکل باز توسط سازمان های ذیربط شکل و قالبی رسمی به خود بگیرد حکم پروتکلی استاندارد را خواهد داشت.

یک نمونه بسیار خوب پروتکل اینترنت است که پروتکلی باز و ایتاندارد بوده و قوانین و روش های تبادل داده از یک کامپیوتر به کامپیوتری دیگر را تعریف میکند. با استفاده از پروتکل IP میتوان یک پیغام یا داده های اطلاعاتی را بین کامپیوتر های مختلف از طریق شبکه های محلی و شبکه های گسترده فارغ از موقعیت جغرافیایی آنها بسته به آرایش و ترکیب بندی شبکه تبادل نمود. نمونه های پروتکل های باز و استاندارد که در صنعت خودکارسازی ساختمان به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند BACnet و Lon Talk هستند که در بخش بعدی این سلسله مقالات به تشریح بیشتر آنها خواهیم پرداخت.

گذرگاه

سازندگان سیستم های خودکارسازی ریزپردازنده ای در گذشته به دلیل کمبود پرتکل های ارتباطی باز و استاندارد پروتکل های انحصاری و مخصوص به خود را برای ایجاد امکان تبادل داده میان کنترل کننده های سطح واحد و سطح سیستمی و میان کنترل کننده های سطح سیستمی و سیستم خودکار سازی ساختمان تدوین مینمودند ولی مشتریان مجبور بودند به هنگام بسط و توسعه سیستم ها باز هم تجهیزات مورد نیاز را از سازنده اولیه خریداری کنند که این امر به واقع محدودکننده بوده است. با گذشت زمان و تقاضای بازار سازندگان واسط هایی برای ترجمه پروتکل های مختلف به یکدیگر طراحی نمودند. این واسط ها که با عنوان گذرگاه شناخته میشوند وظیفه ترجمه پروتکل ههای ارتباطی مختلف به یکدیگر و ایجاد امکان گفتگو و ارتباط سیستم های فرعی ساخته شده توسط شرکت های مختلف و بهره گیرنده از پروتکل های انحصاری مجزا را بر عهده دارند. البته باید توجه داشت که با از رده خارج شدن هر یک از پروتکل های انحصاری گذرگاه مربوطه نیز بلا استفاده میشود.

تعامل پذیری سطح سیستمی

همانطور که در ابتدای این مقاله توضیح داده شد تعامل پذیری در این صنعت به مفهوم امکان برقراری ارتباط دیجیتال میان محصولات ساخته شده توسط شرکت های مختلف که همگی بر اساس پروتکل های واحد مخابراتی و ارتباطی باز و استاندارد طراحی شده اند می باشد. بدین ترتیب یک کنترل کننده تکی قادر خواهد بود بر روند کار محصولات کنترلی ریزپردازنده ای ساخته شده توسط شرکت های مختلف نظارت نماید.

در یک طرح نمونه کنترل کننده سطح سیستم تامین شده توسط سازنده A برای کنترل سیستم تهویه مطبوع به کار برده میشود. کنترل کننده های سطح واحد هواساز و ترمینال های حجم متغیر هوا توسط همان سازنده تامین شده اند و ارتباط میان آنها و کنترل کننده سطح سیستم بر اساس پروتکل تنحصاری سازنده مذکور صورت میگیرد. کنترل کننده های سطح واحد چیلر و پمپ ها توسط سازنده B تامین شده اند و ارتباط آنها با کنترل کننده سطح سیستم از طریق یک گذرگاه انجام میشود. در نهایت سیستم خودکارسازی ساختمان توسط سازنده C تامین شده است و کنترل کننده سطح سیستم تجهیزات تهویه مطبوع میتواند با استفاده از پروتکل های باز و استاندارد در سطح کنترل کلی ساختمان بدون نیاز به نصی گذرگاه با سیستم خودکارسازی ارتباط بگیرد. این طرح به اپراتور اجازه میدهد که از طریق یکی از کامپیوتر های سیستم خودکارسازی بر تمامی سیستم های نصب شده در ساختمان کنترل و نظارت داشته باشد. علاوه بر این صاحبان ساختمان هم میتوانند در انتخاب کنترل کننده های سیستم های فرعی ساختمان آزادی عمل داشته باشند و دیگر با وجود سیستم خودکارسازی مبتنی بر پروتکل باز و استاندارد در زمان به روزرسانی سیستم ها یا اضافه کردن یک سیستم فرعی جدید خود را محدود به خرید از یک سازنده خاص نیابند.

تعامل پذیری سطح واحد

در یک طرح مثالی دیگر کنترل کننده های سطح واحد توسط سازنده A تامین شده و برای کنترل ترمینال های حجم متغیر هوا استفاده میشوند. کنترل کننده های سطح واحد سایر تجهیزات تهویه مطبوع و نیز کنترل کننده سطح سیستم توسط سازنده B تامین شده اند. حال اگر در سطح کنترل واحد از پروتکل های باز و استاندارد استفاده شود میتوان ارتباط میان کنترل کننده های سطح واحد ترمینال های حجم متغیر هوا و کنترل کننده سطح سیستم را بدون نیاز به نصب گذرگاه امکان پذیر ساخت. صاحبان ساختمان بدین ترتیب میتوانند به راحتی کنترل کننده های سطح واحد و سطح سیستم را از هر سازنده دلخواهی تهیه کنند و در زمانی که نیاز به تعویض یکی از اجزای سیستم تهویه مطبوع پیش می آید محدودیتی در خرید از یک سازنده نداشته باشند.

 

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 61

 

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.