Wersja PDF

1
Zintegrowany system BMS oparty na platformie
Asix.Evo i komunikacji Modbus TCP/IP ze
sterownikami programowalnymi ETH WAGO-I/OSYSTEM
na przykładzie obiektu Szpital Wojewódzki im. J. Śniadeckiego w Białymstoku
Nota aplikacyjna
Ostatnia modyfikacja: 13 czerwca 2011r.
Nota aplikacyjna
2
Spis treści
1 Ważne informacje........................................................................................................................3
1.1 Informacje podstawowe.......................................................................................................3
1.1.1 Prawa autorskie............................................................................................................3
1.1.2 Kwalifikacje personelu.................................................................................................3
1.1.3 Przeznaczenie użytkowania..........................................................................................3
2 Informacje techniczne..................................................................................................................3
2.1 Opis......................................................................................................................................3
2.2 System BMS........................................................................................................................4
2.3 Sposób podłączenia..............................................................................................................5
2.4 Interfejs wizualizacji BMS...................................................................................................5
2.4.1 Opis okna głównego wizualizacji.................................................................................6
2.4.2 Opis diagramu – agregat...............................................................................................7
2.4.3 Opis diagramu schemat A, B, C...................................................................................8
2.4.4 Opis diagramu stacje transformatorowe.......................................................................9
2.4.5 Opis diagramu – stacja sprężarek...............................................................................10
2.4.6 Opis diagramu – raporty.............................................................................................11
2.4.7 Opis diagramu – wykresy...........................................................................................11
2.4.8 Opis diagramu – alarmy.............................................................................................12
2.5 Baza definicji zmiennych...................................................................................................13
Nota aplikacyjna
3
1 Ważne informacje
1.1 Informacje podstawowe
1.1.1
Prawa autorskie
Niniejsze opracowanie włączając treść, ilustracje, zdjęcia, ikony, tabele i przykładowe
kody źródłowe oprogramowania jest chronione prawami autorskimi.
1.1.2
Kwalifikacje personelu
Prezentowany opis jest przeznaczony dla specjalistów z dziedziny programowania
urządzeń PLC, programowania Java, instalatorów, którzy mają doświadczenie w podobnych
aplikacjach, a także użytkowników monitorowanych systemów posiadających niezbędną wiedzę
o tych systemach.
1.1.3
Przeznaczenie użytkowania
Urządzenia i oprogramowanie użyte w niniejszej aplikacji wymaga specjalizowanej
konfiguracji na potrzeby obiektu. Użycie prezentowanych rozwiązań w podobnej aplikacji na
pewno będzie wymagało przekonfigurowania systemu. Wszelkie zmiany są możliwe poza
obszarem użytkowania wskazanym w dokumencie. Obszarem użytkowania opisywanego
systemu jako całości jest Szpital Wojewódzki im. J. Śniadeckiego w Białymstoku.
2 Informacje techniczne
2.1 Opis
23 września 1921roku, przy ul. Warszawskiej 15, w Białymstoku, odbyło się -jak pisały
ówczesne gazety: „..solenne poświęcenie i otwarcie szpitala żydowskiego”. W uroczystości
wzięli udział przedstawiciele rabinatu, władz komunalnych oraz wiceprezydent Rady Miejskiej
Witold Łaszewski. Tak naprawdę na Warszawskiej szpital żydowski istniał już wcześniej, kiedy
to w 1862 roku Izaak Zabłudowski podarował gminie żydowskiej mieszczący się tam dom z
placem. Dziesięć lat później wyznawcy mojżeszowi wybudowali w tym miejscu nowoczesny
dwupiętrowy budynek. W nim to siedzibę znalazł szpital, oficjalnie nazywany żydowskim. W
tamtych czasach liczył 48 łóżek. Większą liczbę chorych mógł przyjąć dopiero w 1882 roku,
kiedy z dotacji niejakiego Wołkowyckiego dobudowano obok kolejny budynek, a liczbę łóżek
zwiększono do 86. Jeszcze przed końcem XIX w. Szpital, miał oddzielne sale do leczenia
chirurgicznego i internistycznego. Jednak prawdziwą sławę zyskał w okresie międzywojennym.
Po I wojnie i Białystok, i szpital rozpoczęły wręcz swoje „drugie” życie - uroczyste otwarcie w
1921 roku było tego niejako dowodem.
W końcu 1993 r. szpital dysponował 1240 łóżkami w 34 oddziałach i zatrudniał 2186
pracowników pełnoetatowych, w tym 346 lekarzy i 850 pielęgniarek i położnych. Stał się
największą jednostką służby zdrowia w województwie i jednocześnie bardzo znaczącą placówką
dydaktyczno - szkoleniową. Prowadzone jest nauczanie przed dyplomowe studentów wszystkich
Nota aplikacyjna
4
wydziałów Akademii Medycznej, nauczanie praktyczne uczniów średniego szkolnictwa
medycznego oraz doskonalenie podyplomowe wszystkich zawodów medycznych w
poszczególnych specjalnościach. Personel medyczny prowadzi ciągłe dokształcanie uczestnicząc
w szkoleniach ośrodków medycznych w kraju i zagranicą. Prezentuje własne osiągnięcia na
zjazdach naukowych oraz w czasopismach medycznych. Ciągle doskonalone i stosowane są
nowoczesne metody leczenia (np.: leczenie kamicy żółciowej metodą laparaskopową itp.),
diagnostyka prowadzona jest aparaturą najnowszej generacji. Prowadzono współpracę na
zasadzie wymiany i szkolenia pracowników ze Szpitalem w Kownie. W latach 1977-1984
Szpital Wojewódzki zorganizował i prowadził Szpital w Zliten w Libii.
Na terenie Szpitala prowadzą działalność medyczne towarzystwa naukowe.
W roku 2010 rozpoczęto rozbudowę szpitala o nowy blok chirurgiczny i wspomagający go
budynek techniczny E, w którym zlokalizowano: stację rozprężania tlenu, stację sprężonego
powietrza, agregat prądotwórczy, stacje transformatorowe, rozdzielnię główną.
Nad wszystkimi systemami w budynku E sprawuje kontrolę zintegrowany system BMS oparty o
serwer i specjalizowane oprogramowanie Asix.Evo. Oprogramowanie to jest gotowe na
przyjęcie integracji urządzeń w nowym bloku chirurgicznym zgodnie z projektem BMS.
2.2 System BMS
System monitorowania - BMS realizowany jest przy pomocy: układu czujników,
modułów badających stany pracy innych systemów, kontrolerów WAGO I/O 750-841 z
interfejsem Ethernet, a także współpracujących z nimi modułów wejść/wyjść cyfrowych i
analogowych zbierających i przetwarzających dane z lokalnych systemów słaboprądowych, oraz
serwera BMS z zainstalowanym oprogramowaniem Asix.Evo produkcji Askom Sp. z o.o. z
Gliwic. Cały system tworzy jedną strukturę BMS.
Zadania systemu:
−
−
−
−
−
−
−
−
−
monitoring stacji transformatorowych w budynku E,
monitoring rozdzielni głównej,
monitoring temperatur w stacjach transformatorowych,
monitoring agregatu,
monitoring stacji sprężonego powietrza,
monitoring rozprężalni tlenu,
wizualizację stanów alarmowych,
możliwość monitorowania zdalnego poprzez Internet,
wyświetlanie badanych parametrów systemów w postaci podkładów budowlanych z
naniesionymi punktami aktywnymi na stacjach roboczych za pomocą przeglądarki
internetowej Internet Explorer,
− możliwość zarządzania zintegrowanymi instalacjami w budynku.
W skład zintegrowanego systemu BMS wchodzą:
a) serwer BMS z oprogramowaniem systemowym Windows 2003 Serwer i
zainstalowanym oprogramowaniem wizualizacyjnym Asix.Evo. Na potrzeby zintegrowanej
komunikacji w sieci BMS wykorzystuje się protokół Modbus TCP/IP, który do oprogramowania
Asix.Evo przekazuje 1.500 zmiennych,
b) kontrolery programowalne serii 750-841 WAGO I/O w ilości 2szt. zlokalizowane w
Nota aplikacyjna
5
pomieszczeniu rozdzielni elektrycznej i pomieszczeniu sprężarek zbierające informacje za
pomocą protokołu Modbus RTU i wejść/wyjść analogowych i cyfrowych.
Wszystkie wymienione wyżej urządzenia i programy komunikują się ze sobą za pomocą
jednolitego protokołu – Modbus TCP/IP, a konwersja z innych protokołów odbywa się na
poziomie kontrolerów WAGO.
2.3 Sposób podłączenia
2.4 Interfejs wizualizacji BMS
Interfejs wizualizacji BMS jest zrealizowany w środowisku Asix.Evo. Do budowy
interfejsu wykorzystuje się przygotowane wcześniej obiekty graficzne png wraz ze
zmieniającymi się stanami i obiekty typu tekst (teksty stałe i teksty dynamiczne generowane na
podstawie stanów zmiennych). Podkłady budowlane i podkłady schematów technologicznych
zostały zrealizowane jako element graficzny background-u. Do przełączania diagramów
wykonano statyczne MENU opierając się na Akcjach Złożonych.
Aby zalogować się do wizualizacji należy dokonać następujących kroków.
Rysunek 1. Zdjęcie obrazujące okno przeglądarki w wpisanym adresem
Otworzyć przeglądarkę Internet Explorer i wpisać w pole adresu następujący adres internetowy:
http://212.33.83.246/EvoNet/PLBI01/evonet.htm
Po wpisaniu pojawi się zakładka o nazwie Asix Evo Net z widocznym wskaźnikiem postępu
pobierania aplikacji. Za pierwszym razem lub po zmianach aplikacji, pobieranie jej może
potrwać trochę dłużej (uzależnione jest to od prędkości łącza). Późniejsze otwieranie aplikacji
sprowadza się jedynie do sprawdzenia, czy w trakcie nie powstała nowa wersja aplikacji, jeżeli
nie aplikacja uruchamia się niezwłocznie i jest gotowa do pracy.
Nota aplikacyjna
6
Rysunek 2. Zdjęcie obrazujące okno przeglądarki w wpisanym adresem
Na powyższym rysunku jest przedstawione prawidłowe uruchomienie aplikacji wizualizacyjnej,
na której widnieje: logo marki iHMS, data i godzina (z serwera), nazwa budynku, przycisk
logowania. Po kliknięciu w przycisk logowania należy wybrać użytkownika i wpisać
odpowiadające mu hasło, po czym nacisnąć ZALOGUJ.
Rysunek 3. Zdjęcie obrazujące okno przeglądarki w wpisanym adresem
Jeżeli hasło jest prawidłowe otrzymamy diagram startowy (główny) wraz z menu bocznym.
2.4.1
Opis okna głównego wizualizacji
Okno główne jest dostosowane do ekranów o rozdzielczości 1920x1080, przy czym
skaluje się proporcjonalnie do ekranów o innej rozdzielczość. Preferowany format ekranu to
16:9. Pod tym kątem zostało stworzone okno główne, które zawiera następujące obszary:
– GórnaBelka – zawierająca logo, zegar i datę,
– Menu – zawierające przyciski do przełączania diagramów, a także możliwość
przełączania Diagramu Menu na inny (klawisze przewijaków zlokalizowane na górze i
dole menu),
– Pole główne diagramu – tutaj są prezentowane wybrane z menu diagramy wraz z
Nota aplikacyjna
7
obiektami do sterowania i sygnalizacji.
Na poniższym zdjęciu przykład okna głównego budynku z diagramem obrazującym widok na
rzut budynku E z aktywnymi obszarami pomieszczeń wskazującymi na ew. awarię. Po
kliknięciu w wybrany obszar diagram ten zostanie przełączony na odpowiadający klikniętemu
obszarowi.
Rysunek 4. Zdjęcie obrazujące okno główne z diagramem – rzut budynku E
2.4.2
Opis diagramu – agregat
Diagram agregatu (tak jak i późniejsze diagramy dla analizatorów sieci) jest dość bogaty
w stany i ikony. Diagram ten prezentuje wszystkie wymagane zmienne pochodzące z kontrolera
agregatu potrzebne do nadzoru nad jego prawidłową pracą.
Rysunek 5. Diagram obrazujący stan pracy agregatu
Na uwagę zasługuje wykres on-line (w prawym górnym rogu diagramu przedstawiający
charakterystykę temperatury płynu chłodniczego w funkcji czasu.
Na diagramie znajdują się następujące informacje:
– określenie stanu – ilości paliwa w zbiorniku w magazynie paliwa, zapalenie zielonej
lampki oznacza stan paliwa, w przypadku prezentowanym na diagramie ilość paliwa w
Nota aplikacyjna
8
zbiorniku jest większa niż 90%, w przypadku zaświecenia się żółtej lampki przy opisie
„AWARIA – wyciek paliwa” oznacza to wyciek paliwa do przestrzeni
międzypłaszczowej zbiornika paliwa,
– określenie poziomu paliwa w zbiorniku agregatu – kolorem zielonym i wartością (w tym
przypadku 92%) zlokalizowaną nad słupkiem, kolorem żółtym oznaczono poziom stanu
ostrzeżenia o małej ilości paliwa,
– mierniki wskazówkowe do pomiaru wartości napięcia pomiędzy odpowiednią fazą a
przewodem neutralnym,
–
status na miernikach napięcia informujący o braku fazy na odpowiednim mierniku (w
przypadku zmiany koloru na szary oznacza to, że są odpowiednie fazy),
– mierniki wskazówkowe do pomiaru przepływającego przez generator prądu na
odpowiedniej fazie,
– wartości liczbowe prądu In, napięć międzyfazowych i częstotliwości napięcia,
– charakterystyka on-line temperatury płynu chłodzącego w funkcji czasu,
– statusy agregatu,
– rysunek agregatu z naniesionymi informacjami liczbowymi dotyczącymi prędkości
obrotowej generatora, napięcia ładowania baterii itd.,
– informacja o braku czujnika temperatury w komorze oleju silnika agregatu. Po
wprowadzeniu tam czujnika temperatury informacja ta automatycznie zamieni się na
wskazanie wartości tej temperatury.
2.4.3
Opis diagramu schemat A, B, C
W obiekcie znajduje się 39 analizatorów sieci elektrycznej. Połączone są one w dwie
magistrale Modbsu RTU i komunikują się z kontrolerem WAGO za pomocą modułów I/O
RS485 znajdujących się w rozdzielni BMS3.
Rysunek 6. Diagram obrazujący schemat A
Na powyższym rysunku zobrazowano schemat A przedstawiający sposoby zasilania i obwody ze
stacji transformatorowej nr 1. Kwadratowe oznaczenia analizatorów są polami aktywnymi, które
Nota aplikacyjna
9
w przypadku braku jednej z faz na danym obwodzie sygnalizują to awarią zbiorczą na
odpowiednim analizatorze. Kliknięcie w pole tego analizatora przenosi użytkownika na diagram
szczegółowy dla wybranego analizatora.
Rysunek 7. Diagram obrazujący parametry analizatora
Dane z analizatora są prezentowane analogicznie jak w przypadku agregatu. Dodatkowo numer
analizatora (który odpowiada adresu na magistrali Modbus RTU) został wzbogacony o nazwę
obwodu, którego parametry mierzy.
2.4.4
Opis diagramu stacje transformatorowe
W budynku E są zlokalizowane 2 stacje transformatorowe o oznaczeniach na diagramie
odpowiednio T01 i T02. Każdy transformator jest zainstalowany w oddzielnym, wentylowanym
pomieszczeniu. W pomieszczeniach tych zostały również zainstalowane czujniki temperatury
MS360-LPM pracujące na magistrali Modbus RTU, których parametry czyta kontroler WAGO
zlokalizowany w rozdzielni BMS3.
Rysunek 8. Diagram obrazujący parametry trafostacji
Na prezentowanym powyżej rysunku przedstawiono następujące parametry trafostacji: stan
komunikacji z czujnikiem temperatury (tutaj kolorem zielonym – co oznacza prawidłową
komunikację), temperatura aktualna powietrza w pomieszczeniu agregatu, wykres on-line
temperatury w pomieszczeniu w funkcji czasu, sygnalizację przekroczenia dwóch stanów
Nota aplikacyjna
10
alarmowych dla temperatury rdzenia transformatora, tj. pow. 120°C i powyżej 150°C. Stany
alarmowe są reprezentowane kolorem żółtym i są przekazywane do okienka ALARMÓW
(diagram ALARMY).
2.4.5
Opis diagramu – stacja sprężarek
Stacja sprężarek jest sterowana niezależnym urządzeniem o nazwie SmartAirMaster, które
komunikuje się z kontrolerem WAGO zainstalowanym w rozdzielni BMS2 za pomocą protokołu
Modbus RTU RS485. Do komunikacji z tym urządzeniem jest przewidziany oddzielny moduł
RS485. Wszystkie dane prezentowane na diagramie są pozyskiwane z tego właśnie urządzenia.
Rysunek 8. Diagram obrazujący parametry stacji sprężarek
Na diagramie zlokalizowane są:
– statusy pracy urządzenia SmartAirMaster i statusy awarii, które urządzenie to przekazuje,
– statusy
pracy
sprężarek:
praca,
oczekiwanie,
obciążenie,
przedmuchiwanie, awaria, kliknięcie
na
ikonę
statusu
przenosi
użytkownika na diagram z informacjami dodatkowymi o wybranej sprężarce takimi
jak: czas pracy, poziom obciążenia,
Rysunek 9. Diagram obrazujący parametry stacji sprężarek
Nota aplikacyjna
11
szare słupki z zielonym wypełnieniem oznaczają czas pracy sprężarek. W przypadku gdy
zielony słupek całkowicie pokryje szare pole oznacza to, iż dana sprężarka musi być
oddana do przeglądu (dla pracy 2000h),
– wskazówkowe mierniki ciśnienia powietrza przed i za reduktorem,
– wykresy on-line ciśnienia przed reduktorem i przepływu powietrza do szpitala,
– informacje ogólne odnośnie powietrza otrzymywane od SmartAirMaster.
2.4.6
Opis diagramu – raporty
Diagram stanowi menu dla istniejących w systemie raportów. Ilość raportów jest sukcesywnie
powiększana.
Rysunek 10. Diagram obrazujący menu raportów
Po kliknięciu na wybrany raport jest on automatycznie generowany z danych archiwalnych i
prezentowany w postaci oddzielnego okna.
2.4.7
Opis diagramu – wykresy
Tak jak w przypadku raportów, diagram ten stanowi menu dla stworzonych w systemie
wykresów odpowiednich parametrów.
Rysunek 11. Diagram obrazujący menu wykresów
Nota aplikacyjna
12
Po kliknięciu w wybrany wykres pojawi się w miejscu menu nowy diagram (w tym przypadku
diagram z wykresem on-line dla parametru – przepływ powietrza do szpitala.
Rysunek 12. Diagram obrazujący menu wykresów
Każdy wykres prezentowany w postaci oddzielnego diagramu posiada w dolnej części (pod
legendą dla serii) klawisze do nawigacji po wykresie. Można nimi powiększać/pomniejszać
zakres pomiarowy, przesuwać zakres pomiarowy – podglądając wartości archiwalne. UWAGA!!
przesuwanie zakresu pomiarowego po osi czasu powoduje, iż trzeba odczekać ok. 2s na
odświeżenie danych na wykresie, gdyż dane te są pobierane w czasie rzeczywistym z archiwum.
2.4.8
Opis diagramu – alarmy
Rysunek 13. Diagram obrazujący tabelę alarmów
Diagram alarmy został podzielony na trzy tabele. Patrząc od góry: alarmy bieżące, alarmy
potwierdzone lub zakończone, alarmy archiwalne.
Za pomocą klawiszy nawigacyjnych zlokalizowanych w dolnym lewym rogu każdej tabeli
można:
– potwierdzać wybrany alarm,
– wykluczyć jednokrotnie wybrany alarm,
Nota aplikacyjna
13
– odświeżyć tabelę alarmów,
– przefiltrować
alarmy
założone grupy alarmów),
grupami
(o
ile
są
– otrzymać szczegółowe informacje o alarmie.
Rysunek 14. Szczegółowe informacje o alarmie – w nowym oknie
Każdy alarm bieżący w zależności od jego priorytetu wywołuje jednorazowy lub powtarzający
się dźwięk trwający do czasu zakończenia zdarzenia alarmowego lub jego potwierdzenia. Dla
każdego alarmu otrzymujemy: czas wystąpienia, czas zakończenia, czas potwierdzenia i
szczegółowe informacje odnośnie stanowiska, na którym alarm został potwierdzony a także
użytkownika, który alarm potwierdził. Alarmy są zbierane w archiwum. Rozmiar archiwum jest
uzależniony od rozmiaru dysku (nie mniej niż 365 dni) i w przypadku zapełnienia się dysku
nadpisywane są dane najstarsze. Istnieje możliwość generowania raportów z określonych
alarmów.
2.5 Baza definicji zmiennych
Baza zmiennych liczy sobie ponad 1.500 zmiennych pochodzących ze 2 sterowników
WAGO. W celu zbierania tych danych i ich dalszego przetwarzania Asix.Evo wykorzystuje 2
kanały komunikacyjne bazujące na drajwerze ModbusTCP. W związku z tym, że instalacja ta
wyznacza standard dla nazewnictwa zmiennych i sposobu komunikacji wprowadzono
systematykę nazewnictwa zmiennych, tak aby przy następnych obiektach tego typu wykorzystać
dużą część wizualizacji BMS, a także po to, aby przy zmienne nie pomieszały się w przypadku
zainstalowania centralnego serwera BMS znajdującego się w DBC (z ang. Data Base Center).
Kanały zostały wpisane za pomocą edytora Asix Architekt.
Nota aplikacyjna
14
Rysunek 8. Tabela definicji zmiennych
Wprowadzono następującą systematykę nazewnictwa opartą o człon podstawowy określający
lokalizację budynku:
PLBI01_T01_019
1
2
3
4
5
gdzie:
1. Oznaczenie kraju, w którym znajduje się budynek (PL – Polska).
2. Oznaczenie miejscowości, w której znajduje się budynek (BI – Białystok).
3. Oznaczenie numeru budynku w danej miejscowości (01 – pierwszy).
4. Oznaczenie numeru rozdzielni lub urządzenia (T01 – stacja transformatorowa 1)
5. Oznaczenie numeru zmiennej.
Dokument przygotował
Dariusz Stolarczyk
tel. kom. 0 697 518 738
e-mail: [email protected]
Nota aplikacyjna