מערכת בקרת מבנה

מערכת בקרת מבנה (נקראת גם מערכת ניהול מבנה) היא מערכת ממוחשבת לניהול, שליטה ובקרה המותקנת במבנים ושולטת ומפקחת על המערכות המכניות והחשמליות בבניין כגון מיזוג אוויר, תאורה, אספקת החשמל, מים, ביוב, גילוי וכיבוי אש ועשן, חנייה, ועוד.

המערכת נשלטת על ידי מחשב מרכזי אחד או יותר המחובר למערכות השונות. תוכנה ייעודית מעבדת מידע המגיע מהחיישנים המותקנים על המערכות השונות. באמצעות התוכנה ניתן לשלוט במערכות השונות בצורה אוטומטית או ידנית.

מערכות ניהול ובקרת מבנים מותקנות לרוב במבנים גדולים ועתירי מערכות חשמליות ומכניות. המערכות המודרניות מאפשרות למנהל האחזקה שליטה מרבית במדדים השונים ומידע מפורט לגבי המצב של כל אחת מהמערכות, התראה מהירה על תקלות טכניות וכמו כן חיסכון באנרגיה, מים וכדומה.

היסטוריה
המהפכה התעשייתית השלישית שהתרחשה בשנות ה-80 כשהומצא הבקר המתוכנת הראשון, הובילה להמצאת יכולות אוטומציה שהתפתחו תרמו לייעול ושיפור ודיוק מערכות הייצור בתעשייה. המהפכה לא פסחה על תחום בקרת המבנים מאחר שיכולות אלו שיפרו את ניהול מערכות המבנה, ואפשרו מתן שירות ברמות אחרות ללקוחות המבנה.

בקרת מבנה אופיינית דורשת ערוצי מדידה רציפים רבים עבור: גלאי טמפרטורה לוויסות הטמפרטורות ברחבי המבנה, סנטורים של לחץ או ספיקת מים / אוויר ועוד.

המהפכה התעשייתית השלישית, שהמציאה את הבקר המתוכנת, עמדה בפני אתגר לא פשוט.

האתגר באותן השנים היה שהבקרים המתוכנתים PLC, היו יקרים עד מאוד, ובפרט ערוצי המדידה הרציפה.

הפתרון לאתגר הייתה המצאת בקר ייחודי וייעודי למבנים לו קראו בשם DDC) Direct Digital Control). בקר DDC הוא קונטרול פשוט עם מעבד סטנדרטי, שהורכב על מעגלים אלקטרוניים פשוטים עם סטנדרטים נמוכים. כאמור, המטרה הייתה לתת פתרון לאוטומציה במבנים, ומאחר והסביבה לא הייתה קריטית כמו בתעשייה, בקרי ה- DDC סיפקו מענה מושלם.

הפתרון הפשוט, בסטנדרטי ייצור נמוכים, היו כל כך זולים שבקרי ה-DDC הכילו כניסות אוניברסליות, כלומר כניסת סנסור רציף או דיסקרטי באותה כניסה. חדשנות זו נתנה מענה הולם לבקרים המתוכנתים, שהיו מאוד יקרים באותן השנים.

תוכנה ה-DDC 
מאחר שבקרי ה-DDC יושמו על ידי קונטרולרים פשוטים על כרטיסי אלקטרוניקה בסיסיים, לא ניתן היה ליישם בתוכם משימות רבות ומיוחדות שנדרשות בחיי היום יום במבנים. זה היה אתגר לא פשוט, והפתרון היה בהמצאת תוכנת יישומים, תוכנת DDC, שתמכה בבקרים הפשוטים.

תוכנת בקרת ה-DDC היוותה שילוב של ממשק למפעיל, ביחד עם תוכנת התכנות עבור בקר ה- DDC.

הרעיון היה לתכנת את הבקר מראש, באמצעות תוכנה ראשית, אשר טענה לבקר את תוצאות התכנות. דה-פקטו לבקר ה-DDC היו מעט מאוד יכולות של לוגיקה מקומית ועצמאית. בחלק מהבקרים היו עד 7 או 10 פקודות לוגיקה.

בקר ה-DDC והרעיון שבו נשמרו עד היום אולם זוהי שמורת טבע בעולם בקרת המבנים, והסיבות יתוארו בהמשך.

התפתחות הבקר המתוכנת - למערכות בקרת מבנה 
הבקר המתוכנת הוא הבקר המוביל בבקרת מבנים חכמים ומתקדמים עקב מספר גורמים:
 עלות נמוכה
 מהירות גבוהה
 בעל ערוצים רציפים (עבור מדידת טמפרטורות, לחצים ועוד)
 עמידות לתנאי סביבה - חום, לחות, רעידות וקורוזיה
 יכולת תכנות טובה יותר מבקרי DDC
 יכולות תקשורת גבוה במגוון פרוטוקולים. בנוי בטופולוגיות רשת מתקדמות. אינו תומך בסביבת WEB לעבודה שוטפת.
 מאושר כחומרה על ידי תקינת אכילס 2 של אבטחת מידע.

הבקר המתוכנת 
מקובל לחלק את עולם הבקרה לשלושה תחומים:
 בקרת תהליכים DCS - עבור מפעלים רציפים כמו בתי זיקוק, תחנות ייצור חשמל ומפעלים שאי אפשר לעצור את פעולתם אף לא לדקה.
 בקרה תעשייתית PLC - עבור מפעלי ייצור דיסקרטיים, מפעלים שניתן לעצור את המכונות, לתקן ולהמשיך את פעולת הייצור.
 בקרת מבנה DDC

מגמה זו מתרחשת במפעלים רציפים, בהם הבקר המתוכנת מחליף את בקרת התהליכים, בקרי DCS.

יישום בקרי ה-DCS מבוצע על ידי בקרים מתוכנתים שמשלבים בתוכם תוכנות תהליך ייעודיות. כל חברה יצרנית בעולם פיתחה תוכנות שכאלה על-גבי הבקרים המתוכנתים. כיום, אחוזי השוק של בקרי התהליך הולך ופוחת משנה לשנה.

קל וחומר, מגמה זו מתרחשת בבקרת המבנים, בהם הבקר המתוכנת מחליף את בקרי המבנה הוותיקים, את בקרי ה-DDC.

יישום בקרי ה-DDC מבוצע על ידי בקרים מתוכנתים רגילים. אין צורך בשום תוסף תוכנתי והבקר המתוכנת, PLC, מהווה דה-פקטו, את פתרון שכיח ויעיל לבקרת מבנים חכמים.

תקשורת מחשבים
הנדסה אזרחית