SMART House - EMEA Gateway

Komentarze

Transkrypt

SMART House - EMEA Gateway
http://www.controlyourhouse.pl/
Budynki dopasowujące swoje parametry eksploatacyjne do potrzeb przebywających w nich osób oraz dla
zapewnienia maksymalnej ochrony środowiska są nie tylko wizją, a stają się już faktem.
SMART House – Kompleksowe rozwiązania automatyki
Inteligentnego budynku
Artykuł prezentuje poszerzone podejście do wymagań stawianych systemom automatyzacji nowoczesnych
obiektów infrastrukturalnych, na przykładzie wybranych aspektów aplikacji w budownictwie indywidualnym.
Początki idei „budynku inteligentnego” sięgają lat osiemdziesiątych XX wieku. W owym czasie dynamiczny rozwój
technologii i nauk inżynieryjnych pozwolił na wprowadzenie nowych rozwiązań sterowniczych w celu osiągnięcia
marketingowej przewagi producentów przez wpływ na emocje użytkowników.
Definicja budynku inteligentnego podlegała i podlega ciągłym modyfikacjom. U zarania swojego istnienia
uosobieniem tej idei były systemy IBS (Intelligent Building Systems) stanowiące pierwsze „jaskółki” wyposażenia
sterowniczego budynków. To były czasy automatów oświetleniowych, zegarów sterujących czy pomp załączanych
przez systemy czujników i styczników. Urządzenia te działały z reguły całkowicie niezależnie, chociaż ich kontrola
była często realizowana z tej samej szafki rozdzielczej. Tego typu rozumienie struktury inteligentnego budynku
jest jeszcze dominujące wśród inwestorów indywidualnych. Większość z nich zadowala się podwyższeniem
prestiżu poprzez posiadanie instalacji automatyki możliwej do zbudowania na bazie struktur przekaźnikowych,
modułach logicznych czy typowych sterownikach przemysłowych, których ceny, a przede wszystkim możliwości
funkcjonalne nie są jednak adekwatne do wymagań obsługi obiektów infrastrukturalnych.
W kolejnym kroku, inteligentnym budynkiem określano obiekt, który wyposażony był w układ kontroli instalacji
odpowiedzianych za ogrzewanie, wentylację, klimatyzację oraz oświetlenie, a także za integrację układów
sygnalizacji przeciwpożarowej, czy systemów antywłamaniowych. Z upływem czasu postrzeganie inteligentnego
budynku zmieniło się po raz kolejny. O jego inteligencji nie stanowiła już mnogość instalacji, a integracja ich
obsługi z wykorzystaniem możliwości reakcji na uwarunkowania zewnętrzne, w tym także ekonomiczne. Dzięki
pełnej kontroli nad całością potrzeb i możliwości obiektu, możliwe stało się zarządzanie usługami, a nie tylko
urządzeniami jak dotychczas. Celem dzisiejszym jest pełna koordynacja systemów i świadczonego serwisu, a przez
to sukcesywne zmniejszanie ponoszonych nakładów finansowych, przy czym istotnymi stały się aspekty osiągania
pełnego komfortu i bezpieczeństwa użytkowania przy optymalizacji kosztów i minimalizacji negatywnego
oddziaływania na środowisko.
Podążając za sformułowaniami Europejskiej Grupy Inteligentnego Budownictwa i Intelligent Building Institute,
aktualna definicja przedstawia się mniej więcej następująco:
"Inteligentny budynek jest obiektem infrastrukturalnym, który integruje różne systemy, aby skutecznie, w
sposób skoordynowany zarządzać zasobami, usługami i ich wzajemnymi korelacjami dla jak najlepszego
zaspokajania zmieniających się potrzeb jego użytkowników, maksymalizowania oszczędności w zakresie
inwestycji i kosztów operacyjnych oraz umożliwiania pełnej elastyczności eksploatacji przy stałym
poszanowaniu środowiska naturalnego".
Definicja, jak definicja. Wydawałoby się, że to wywód akademicki i już. Nic bardziej błędnego. Dzisiaj mianem
Inteligentnego budynku nie określa się zbiorowiska regulatorów oświetlenia czy napędów do żaluzji albo
czujników obecności czy napędów kontrolowanych przez systemy PLC. Definicja wyraźnie określa zupełnie inny
charakter i cechy obiektów, których „inteligencja” polega na zapewnieniu komfortu dla użytkowników,
poszanowani ich portfeli i przede wszystkim środowiska. Zatem inteligencja nie tkwi już w kabelkach, stykach,
pokrętłach czy silnikach, lecz w formie kompleksowego wykorzystania wyposażenia dla osiągania celów daleko
odbiegających od prostej techniki automatyzacji, a związanych z korzystaniem z baz wiedzy z różnych dziedzin
nauki i doświadczenia ekologicznego. To diametralnie inne
podejście.
Proces transformacji wynikający ze zmiany
definicji nie jest natychmiastowy, przez co na rynku
pojawiają się różne rozwiązania, ale cel jest ten sam:
integracja
zarządzania,
komfort
użytkowania,
bezpieczeństwo, optymalizacja kosztów i minimalizacja
wpływu na środowisko.
Jednym słowem: SMART House w stylu GreenLife, czyli
Energetyka Mechanika, Elektronika i Automatyka dla życia
zgodnie z wymogami środowiska naturalnego.
Dom naszych marzeń
Od czego zacząć
Efektywność Wypoczynek Zdrowie Bezpieczeństwo Komfort
Jak w każdej inwestycji, najlepiej zacząć od przemyślenia, czyli odpowiedzi na pytanie co, po co i dlaczego? W
przypadku nowych inwestycji, odpowiedź jest w miarę prosta. Wystarczy podjąć trud zapoznania się z kosztami
budowy i eksploatacji takiego samego obiektu bez uwzględniania rozwiązań oferowanych przez systemy
automatyzacji oraz z wykorzystaniem kompleksowego nadzoru. Początkującym wychodzimy z pomocą. Poniżej
prezentujemy wykaz właściwości, funkcji i zadań, które mogą realizować systemy gospodarowania zasobami
budynku. Przykład obejmuje samodzielne gospodarstwo domowe, czyli dom z ogródkiem i ewentualnymi
obiektami dodatkowymi, służącymi głównie rekreacji i podniesieniu komfortu wypoczynku. Na etapie budowy
domu należy podjąć decyzje mające zasadniczy wpływ na strukturę zasilania budynku energią elektryczną i
cieplną. Do dyspozycji są różne źródła, które mogą i powinny współpracować ze sobą. Stanowią one najczęściej
komponenty integrowane z konstrukcją budynku na etapie jego powstawania, zatem ten etap powinien być
szczególnie dobrze przemyślany /kominy, kanały wentylacyjne, rury CO, przewody grzewcze, kolektory słoneczne,
płaszcze wodne, obiegi rekuperacyjne, panele PV, kotły, wiatraki, studnie pomp ciepła… itp./. Aby opis miał cechy
rzeczywiste i odnosił się do przodujących rozwiązań dostępnych na rynku, omówienia dokonamy na przykładzie
systemu TECOMAT Foxtrot, który stanowi dobrą bazę dla realizacji współczesnych układów HMS/BMS.
Kolektory słoneczne
Panele fotowoltaiczne
Trochę o możliwościach, funkcjach i marzeniach
Konfiguracja sterowania Inteligentnym domem /na przykładzie rezydencji/ obejmuje między innymi elementy,
urządzenia i funkcje z poniższych grup:
• Oświetlenie pomieszczeń, symulacja obecności
• Piece grzewcze z grzejnikami konwencjonalnymi oraz systemami ogrzewania
podłogowego, sufitowego i ściennego
• Urządzenia lokalnej regulacji klimatu /klimakonwektory, klimatyzatory, chillery/
• Żaluzje, rolety zewnętrzne
• Kolektory słoneczne, baterie fotowoltaiczne, mini elektrownie wiatrowe
• Wkład kominkowy
• Systemy wentylacji, transformacji energii, rekuperacji, pompy ciepła /HVACR/
• Nadzór nad przydomowymi oczyszczalniami ścieków
• Pomiary temperatur
• Obsługa przewodowych i bezprzewodowych systemów wymiany danych
• Integracja systemów ogrzewania piecami gazowymi i innymi źródłami ciepła
• Mikrowentylacja, chłodzenie sufitowe
• Utrzymanie temperatury i filtracja wody w basenach przydomowych
• Podgrzewanie podjazdów do garaży
• Wypompowywanie wody z odwodnień
• Obsługa kamer, domofonów, interkomów, bram i furtek wejściowych
• Sterowanie bramami garażowymi
• Zapewnienie klimatu w ogrodach zimowych, przydomowych szklarniach i
Domowa elektrownia wiatrowa
oranżeriach
• Podlewanie trawników, nawadnianie roślin
• Oświetlenie zewnętrzne i parkowe
• Sterowanie ściemniaczami /LED, żarowe, wyładowcze/
• Sterowanie terminowe wg kalendarza
• Nadzór nad akwariami, dozowanie pokarmów dla zwierząt
• Sterowanie standardowymi i magistralnymi aparatami elektrycznymi
• Obsługa aparatów natynkowych różnych producentów /ABB, Legrand, GIRA,
Jung, LOGUS.../
• Monitoring zewnętrzny i wewnętrzny /czujniki ruchu, włamaniowe,
stłuczeniowe, .../
• Kontrola składu powietrza /wilgotność, gaz, CO2.../
• Obsługa lokalnych stacji pogodowych wykorzystanie danych
meteorologicznych /kierunek wiatru, deszcz, nasłonecznienie, oblodzenie…/
• Monitoring pomp, studni, wycieków, zabezpieczenie przed zalaniem
• Sterowanie głosem
• Monitorowanie dostępu, czytniki linii papilarnych, klawiatury kodowe
/ochrona zbiorów pamiątkowych i kolekcji/
• Integracja aparatury elektroinstalacyjnej różnych dostawców
• Pomiar zużycia nośników energii i mediów /SMART Metering/
• Obsługa urządzeń ułatwiających korzystanie z infrastruktury przez osoby
niepełnosprawne
Pulpit SMART Mirror
• Wsparcie dozoru osób chorych i dzieci
• Dostosowanie procedur obsługi do indywidualnych potrzeb użytkowników
• Sterowanie i współpraca z urządzeniami gospodarstwa domowego
• Nadzór nad sprawnością urządzeń wyposażenia rekreacyjnego i sportowego
• Sterowanie domowymi systemami audio-video
• Wizualizacja z wykorzystaniem WEB Serwera
• Integracja domowych systemów komputerowych
• Współpraca z odbiornikami TV /sterowanie domem przez TV/
• Integracja z telefonami komórkowymi użytkowników
• Integracja sterowania zdalnego z iPod, iPad, iPhone...
• Obsługa ekranami dotykowymi, w tym także SMART Mirror
• Zdalny dostęp przez Internet
• Przechowywanie danych na dodatkowych nośnikach /dyski, karty
pamięci.../
• Współpraca z domowymi instalacjami satelitarnymi
• Komunikacja Email, GSM, GPRS, WiFi, RFox, ETH, Dali, M-Bus, MP-Bus...
• Realizacja scen oświetleniowych /DMX512/
iRidium mobile
• Integracja VoIP /np. Cisco/
• Integracja systemów p.poż, oddymiania i tryskaczy
• Podtrzymanie zasilania UPS, monitoring zaniku napięcia, oświetlenie awaryjne
• Przechowywanie instrukcji obsługi i dokumentacji obsługiwanych
urządzeń
• Selektywne powiadamianie /np. specjalistów serwisu naprawczego/ o
wymaganych usługach oraz składanie zamówień np. na uzupełnienia
materiałów eksploatacyjnych
• Redukcja negatywnego oddziaływania obiektu infrastrukturalnego na
środowisko /monitoring zagrożeń, wycieki, nieszczelności, realizacja
przełączeń zastępczych /
• Integracja gospodarowania zasobami mechatronicznymi budynku
/windy, platformy, schody ruchome/
Centrala wentylacyjna
• Koordynacja systemów teleinformatycznych
• Racjonalizacja gospodarowania energią
• Samouczenie potrzeb domowników z indywidualizacją obsługi /np. przypominanie o stałych terminach, porach
przyjmowania leków i powiadamianie w przypadku potrzeb natychmiastowej pomocy/
• Kontrola poboru energii z indywidualnych źródeł /bezpieczeństwo, oszczędność/
• Powiadamianie alarmowe adekwatnych służb
• Sterowanie mikroelektrowniami domowymi /np. piece grzewcze z generatorami prądu/
• Generowanie energii w systemie prosumenckim - współpraca z systemami SMART Grid
• Nadzór za pomocą systemu SCADA
• Zwykła wygoda konsumentów, czyli błogie oddawanie się innym uciechom życia, gdy inne zadania mogą być
automatyzowane w sposób optymalnie korzystny
• .......... i co sobie ktoś wymarzy
Przyznacie Państwo, że wykaz, choć czasami trudny do precyzyjnego zdefiniowania, jest imponujący. A to wcale
jeszcze nie koniec. Wprawdzie niektóre możliwości dotyczą trochę zamożniejszych inwestorów np. wymagających
dodatkowego nadzoru nad kosztownościami czy pamiątkami rodzinnymi, lecz to i tak mało w porównaniu z
wymaganiami stawianymi halom przemysłowym, biurowcom, szkołom, szpitalom, bibliotekom, obiektom
sportowym czy budynkom użyteczności publicznej. Tam, obsługa dużych skupisk ludzi i dostosowanie budynków
do dynamicznej zmiany ilości i użytkowników, wyposażenia, materiałów, surowców, zapasów czy pojazdów oraz
form wykorzystania obiektów jest bardzo rozbudowana. W grę wchodzą już znaczne kwoty opłat z tytułu
błędnych szacunków zapotrzebowania na energię lub nieprawidłowego nią dysponowania.
Technologia
Zmiana jakościowa podejścia do gospodarowania zasobami obiektów infrastrukturalnych określa wymogi, które
powinny spełniać nowoczesne systemy sterowania HMS/BMS. Nie jest już wystarczające zautomatyzowane
załączanie i wyłączanie odbiorników czy regulowanie parametrów. W tym zakresie budynek może być
„naszpikowany” dowolną ilością „gadżetów” i nie stanowi to o jego nowoczesności. Granicę wyznaczającą zakres
inteligencji budynku stanowi równowaga „formy” i „treści”, czyli umiejętność kompleksowego wykorzystania
struktury technicznej do osiągania celów ilościowych i przede wszystkim jakościowych w sposób optymalny, w
różnych aspektach funkcjonalnych, przy czym cele bezpieczeństwa, ekonomiczne i środowiskowe są stawiane na
pierwszym planie. Sposób wyznaczania tej równowagi stanowi jedną z przesłanek pozwalających na ocenę czy
budynek można traktować już jako „inteligentny”, czy jeszcze tylko „bogato wyposażony”.
Takie rozumienie potrzeb nowoczesnych inwestorów jest wyzwaniem dla biur projektowych, firm inżynierskich i
informatycznych oraz elektroinstalacyjnych. Dopiero wspólna praca wszystkich zespołów daje wymierne efekty i
korzyści dla użytkowników.
Zasadniczy postęp odbywa się na poziomie oprogramowania optymalizującego pracę systemu przy coraz
bogatszej palecie rozwiązań technologicznych, które pozwalają na:
- Skuteczne wykorzystanie pełnego potencjału technicznego zainstalowanego w budynku
- Racjonalizację wykorzystania systemów HVACR, które pobierają około 25-30% energii w budynkach biurowych, a
nawet 50% energii w budynkach przemysłowych /najwięcej przez systemy chłodzenia/. Są obiekty, w których
udział energii konsumowanej przez systemy HVACR jest jeszcze większy. Świadczy to dobitnie o kosztach
eksploatacji takich budowli oraz o potencjale oszczędności, które może wyzwolić nowoczesny system
kompleksowego sterowania. Aplikacje systemów automatyki do zapewnienia ekonomicznie uzasadnionej
eksploatacji systemów HVACR jest jednym z głównych działań prowadzących do redukcji kosztów utrzymania
obiektów i redukcji emisji.
- Ułatwienie korzystania z coraz bogatszego wyposażenia budynków /urządzenia gospodarcze – pralki, lodówki,
kuchenki; wyposażenie rekreacyjne – sauny, baseny, gabinety odnowy, siłownie, studia AV, elementy struktury
obiektów – systemy grzewcze i utrzymania klimatu, rekuperatory, obiegi wentylacyjne, itp./
- Rozliczanie i minimalizację zużycia energii /pomiary zużycia nośników dla optymalizacji gospodarowania
zasobami energetycznymi/
- Podnoszenie poziomu bezpieczeństwa obiektu i użytkowników /mienia, ludzi, zwierząt, centralne wyłączanie,
stany czuwania nad instalacją, alarmy pomiarowe i monitoring/
- Prowadzenie gospodarki zasobami infrastruktury z uwzględnieniem indywidualnych pomiarów
meteorologicznych
- Wyłączanie zbędnego poboru mocy /automatyczne rozpoznawanie stanów biernej konsumpcji energii przez
urządzenia, które zbędne obciążają sieć w określonym czasie – nawet do kilkunastu % oszczędności!/
- Nadawanie cech elegancji i wyższego komfortu korzystania z obiektów
- Podatność na wybiórcze rozróżnianie potrzeb użytkowników /wakacje, wyjazd na urlop, bal, przyjęcie, choroba,
rehabilitacja/
- Gospodarowanie indywidualnymi zasobnikami ciepła /baseny, akumulatory głębinowe, rekuperacja/
- Precyzyjny pobór różnego rodzaju mediów i nośników energii /gaz, ciepło, chłód, woda, energia elektryczna/.
- Odzysk energii z układów systemów kanalizacji ściekowej
- Odzysk energii emitowanej przez ludzi i zwierzęta /człowiek uwalnia do otoczenia energię w ilości około 3001500kJ/h w zależności od rodzaju aktywności, co odpowiada poborowi przez żarówkę o mocy od 100-500W/.
Jeżeli wykorzystać choćby część tej energii, istnieje możliwość poprawy bilansu energetycznego obiektów.
- Automatyczną redukcję cienia dla dogrzewania pomieszczeń światłem słonecznym
- Korelację systemów IRC /Individual Room Control/ z kompleksowymi rozwiązaniami całego budynku
- Bieżącą analizę termodynamiczną obiektu /wykorzystanie pojemności cieplnej, charakterystyk grzania i
schładzania, gospodarowanie energią słoneczną, chłodem/
- Implementację standardów transmisji danych dla komponentów składowych systemu automatyki budynku
- Realizację zdalnej kontroli i nadzoru z wykorzystaniem
nowoczesnych środków multimedialnych iPhone, iPod, iPad z
systemem iRidium oraz urządzeń AV z systemem Control4…
- Uwzględniane potrzeb artystycznych podnoszących komfort i
elegancję /sceny świetlne, współpraca z urządzeniami
nagłaśniającymi i kinami domowymi, ogrody zimowe, oranżerie/
- Weryfikację uprawnień dostępu do określonych stref obiektów
- Monitoring przepływów ludzkich przy wzrastającej swobodzie
przemieszczania
Control4
- Reakcję na wyniki pomiarów parametrów takich jak temperatura, wilgotność, natężenie oświetlenia, stężenie
CO2 i innych gazów/
- Rozproszenie urządzeń w obiektach rozległych /lokalizacja modułów w węzłach sieciowych w bezpośrednio przy
sterowanych obiektach takich jak rolety okienne, panele obsługi, oprawy oświetleniowe, agregaty klimatyzacyjne,
kurtyny powietrzne, zawory grzejnikowe, czujniki pomiarowe, moduły kontroli dostępu, czujniki obecności, ...itp./
- Integrację w ramach komputerowego systemu zarządzania dyspozytorskiego
- Integrację gospodarowania zasobami /pojazdy, urządzenia, wyposażenie, pamiątki, kosztowności , dokumenty,
markizy, podgrzewane podjazdy garażowe, pompowanie wód, podlewanie /
- Wykorzystanie danych historycznych. Prowadzenie baz danych charakteryzujących kontrolowane obiekty dla
realizacji optymalizacji gospodarowania i uczenia się sposobów reakcji na zmienne obciążenia czy potrzeby
użytkowników. Zasoby danych i narzędzia do ich interpretacji stanowią istotną część nowoczesnego systemu
kontroli budynku pozwalając na analizę, prognozowanie, generowanie trendów i alarmowanie wyprzedzające w
przypadkach predykcji istotnych zagrożeń.
- Podniesienie bezpieczeństwa i dynamiki obsługi większych grup użytkowników
- Automatyzacja miejsc pracy
- Osiąganie coraz lepszej efektywności energetycznej obiektów /główny cel kształtowania charakterystyk
użytkowych wysokosprawnych budynków/
- Wykorzystanie okablowania strukturalnego, które służy nie tylko do obsługi komputerów, ale i urządzeń
dodatkowych dla obsługi systemów wentylacji , klimatyzacji, osłon przeciwsłonecznych i przeciwwiatrowych czy
instalacji elektrycznych i energetycznych.
- Wykorzystanie mocy obliczeniowej dla przejmowania funkcji zarządzania budynkami, przez co wyręczają i
wspierają osoby podejmujące decyzje
- Otwartość na wymianę danych z zewnętrznymi źródłami informacji oraz
podatność na wykorzystanie zewnętrznej mocy obliczeniowej i specjalistycznego
oprogramowania wspierającego obsługiwane procesy /"cloud computing"/.
- Stały dostęp do baz wiedzy pozwalający na szybkie serwisowanie urządzeń
infrastruktury, także w trybie przedusterkowym.
- Możliwość reakcji na wymagania sieci energetycznych /SMART Metering,
SMART Grid, planowanie zużycia mediów energetycznych, kontrola kosztów,
różnicowanie abonamentów, mikrogeneracja energii, białe certyfikaty/
Wizualizacja z WEB Serwerem
- Swobodę w doborze dostawców i przełamywanie barier monopolistycznych w korzystaniu z aplikacji jakże często
ograniczanych przez silne kapitałowo i marketingowo koncerny wymuszające zakupy produktów wyłącznie
własnych lub od określonych dostawców. Takie rozwiązania, głównie z lat 90-tych ubiegłego wieku były
stosowane, zwłaszcza w obrębie protokołów komunikacyjnych dzielących branżę automatyki infrastrukturalnej na
obszary wpływów podobnie jak rozwiązania przemysłowe. Postęp w dziedzinie rozwoju procedur
komunikacyjnych i wymiany danych skutecznie eliminuje takie podziały pozwalając klientom na swobodę wyboru
rozwiązań i redukcję cen.
- Monitorowanie zdalne instalacji przez tunel VPN
- Przeniesienie funkcji kontrolnych z rozdzielnic piętrowych do inteligentnych nodów obiektowych w systemach
dystrybucji energii elektrycznej
- Łagodne sterowanie urządzeniami o dużych prądach rozruchowych przez stosowanie napędów falownikowych.
- Podatność na łatwe rezerwowanie w trybie "hot standby", a w przypadkach szczególnie uzasadnionych w trybie
redundancji dla zachowania ciągłości nadzoru.
Na etapach oceny potrzeb inwestorów i wymagań stawianych rozwiązaniom technicznym, można dokonywać
jeszcze wielu zmian, uzupełnień i wprowadzać dodatkowe pomysły. Niektóre z nich mogą wydawać się „na
wyrost”, ale jeżeli weźmie się pod uwagę wyjątkowo dynamiczny postęp technologiczny i nieubłagane zmiany cen
nośników energii /zwłaszcza w Polsce, gdy w krótkim czasie przewidywane są radykalne zmiany cen prądu
elektrycznego, a jednocześnie oczekiwane są perturbacje z ich dostawą z uwagi na planowane wyłączenia
zdekapitalizowanych elektrowni/, to łatwo dojść do przekonania, że nakłady na racjonalizację kosztów
eksploatacji budynku są ważniejsze niż wydatki na różne dodatkowe „błyskotki” lub drogie wyposażenie, czyli
"złote klamki i kryształowe wanny".
Szczególną uwagę należy zatem zwrócić na podatność układu automatyki budynku na możliwość obejmowania
wspólnym nadzorem kolejnych urządzeń, bądź rozwiązań dobudowywanych z biegiem lat. Wspomniany na
wstępie system TECOMAT umożliwia dalszą, swobodną rozbudowę nawet po oddaniu instalacji do użytkowania.
Związane jest to z nowoczesną konfiguracją magistral systemowych, które pozwalają na przedłużanie ich w
ramach nawet bardzo rozległych budynków i umieszczanie modułów obiektowych w dowolnym miejscu. W
systemie TECOMAT nie występuje konieczność centralizacji w obrębie jednej szafki sterowniczej czy skrzynki
rozdzielczej, a pojemność adresowa na kolejne moduły jest praktycznie nieograniczona. Istotna jest także
możliwość rozbudowy o elementy radiowe, co całkowicie uniezależnia system od dostępu do magistrali
przewodowej. Budowa struktury gospodarowania zasobami budynku może być zatem prowadzona etapami i nie
wymaga podejmowania wszystkich decyzji już na poziomie projektu. Na początku budowy wystarczające jest
jedynie zainstalowanie jednostki centralnej, niezbędnych urządzeń obiektowych i połączenie ich magistralą
systemową, czyli zwykłą skrętką TP. Standardowo są to żyły wchodzące w skład kabli sieci informatycznej
budynku, zatem nakłady na połączenia komunikacyjne systemu sterowania mogą być znacznie zredukowane.
Ale czy realizacja wspomnianych zadań technologicznych to jest już inteligencja, czy dalej tylko automatyzacja, to
już niech rozstrzygają specjaliści od filozofii i definicji encyklopedycznych.
Technika
Urządzenia i rozwiązania kontrolne stosowane w systemach inteligentnego budynku omówimy na przykładzie
wspomnianego systemu TECOMAT Foxtrot.
Sterowniki
Sterownik programowalny jest sercem systemu. Od jego struktury, podatności na współpracę z urządzeniami od
różnych dostawców, swobody wymiany danych i podatności na programowanie zależą osiągane rezultaty. W
systemie TECOMAT, poszczególne jednostki centralne posiadają konfiguracje dedykowane rozwiązaniom
kompleksowym pozwalając na realizację specyficznych zadań technologicznych. Każdą z nich można
rozbudowywać modułami obiektowymi dowolnie odległymi od CPU w granicach długości magistral
wewnętrznych. Podstawowa rozpiętość skrajnych modułów włączonych
bezpośrednio bez przedłużaczy światłowodowych, to około 1km. Orientacyjna
liczba wejść/wyjść obsługiwanych przez najmniejsze nawet CPU, to ponad 4000
I/O. Jednostki centralne TECOMAT Foxtrot pozwalają na proste i naturalne
przyłączanie kolejnych CPU do jednolitego systemu stanowiącego wspólną całość.
Umożliwia to obsługę ogromnych instalacji z niezwykle sprawną komunikacją
wewnętrzną i zewnętrzną. Konfiguracja połączeniowa do 32 CPU nie wymaga
żadnych dodatkowych urządzeń, a zakres adresowy powiększa się imponująco do
TECOMAT Foxtrot
32*4000, czyli ponad 128000 wejść/wyjść. Rozwiązania zastosowane w każdej
jednostce centralnej rodziny TECOMAT pozwalają na jednoczesną komunikację dwiema magistralami
systemowymi o bardzo dużych prędkościach przesyłania danych. Magistrala CIB o pojemności adresowej ponad
4000 wejść/wyjść dwustanowych lub ponad 1200 wejść/wyjść analogowych przesyła dane z prędkością
153,6kbit/s, a magistrala TCL2 transmituje informacje z prędkością 345kbit/s, przy czym różne są długości
transmitowanych telegramów. Różne są także czasy reakcji zwrotnej, co pozwala projektantom na optymalne
dostosowanie konfiguracji do potrzeb procesów wolnozmiennych jak i bardzo dynamicznych.
Wszystkie jednostki centralne mają złącze Ethernet pozwalające na bezpośrednią komunikację w sieciach LAN
oraz Internet, a zintegrowany WEB Serwer umożliwia implementację własnych stron www. Każde CPU występuje
w kilku odmianach z wyświetlaczem, przyciskami i gniazdem anteny magistrali radiowej RFox. Dodatkowo, każde
CPU ma zaimplementowany datalogger umożliwiający precyzyjne gromadzenie danych historycznych, co ma
szczególne znaczenie przy dokonywaniu szacunków rozliczeniowych i dostosowywania strategii obsługi obiektu do
jego parametrów rzeczywistych.
Procesy wymagające ekstremalnie szybkiej reakcji korzystnie jest komunikować wzajemnie magistralą TCL2, zaś
wolniejsze procedury, zadania regulacyjne i wymianę dużej ilości danych pomiarowych można prowadzić w
łączności magistralą CIB. Wprawdzie obie magistrale są na tyle szybkie, że praktycznie nie wpływają one na czas
reakcji systemu na sygnały obiektowe czy pomiarowe lub wykonawcze, jednak możliwość jednoczesnej
koordynacji znacznej liczby obwodów regulacyjnych daje przewagę magistrali CIB w obsłudze procesów
wolnozmiennych lub niekrytycznych czasowo. Obie magistrale sieciowe pozwalają na dołączanie modułów
obiektowych w dowolnym miejscu dając jednocześnie pełen komfort montażu zwykłej linii dwuprzewodowej w
formie klasycznej skrętki TP /Twisted Pair/. Producent oferuje szeroką gamę modułów obiektowych do obu
magistral. W spektrum dostaw są zarówno uniwersalne pakiety rozszerzające w wykonaniu "przemysłowym"
montowane na szynie 35mm w obudowach znanych z typowej aparatury elektroinstalacyjnej oraz dedykowane
wybranym technologiom. Sieć CIB integruje moduły o tradycyjnej formie budowy z przeznaczeniem do montażu
na szynie 35mm w szafach elektroinstalacyjnych oraz pastylkowe do zabudowy w puszkach rozgałęziających i
podaparatowych, jak i w formie pozbawionej obudowy do montażu bezpośredniego na konektorach listew
zaciskowych. Magistrala CIB daje projektantom i użytkownikom pełen komfort doboru aparatury
elektroinstalcyjnej, pomiarowej, nastawczej i wykonawczej z uwzględnieniem jej funkcji, szczególnego wyglądu
zewnętrznego o określonych liniach kształtów, kolorystyce i wyborze elementów dekoracyjnych. Moduły
obiektowe mogą być montowane bezpośrednio przy czujnikach lub, jak np. w przypadku czujników pomiaru
temperatury, bezpośrednio w głowicy przyłączeniowej. Ta istotna zaleta daje swobodę prowadzenia połączeń i
radykalną redukcję ilości kabli rozprowadzanych po obiekcie skracając je do niezbędnego minimum. Stosowane
mogą być czujniki o wyjściach dwuprzewodowych bez konieczności użycia dodatkowych przewodów służących
kompensacji wpływów termicznych środowiska na wartości mierzone. Magistrala CIB pozwala na obsługę dużej
ilości sygnałów analogowych dając komfort wykorzystania bogatych bibliotek programowych do obsługi układów
regulacji urządzeniami obiektowymi.
Przykładowe jednostki centralne TECOMAT Foxtrot:
CPU z serii CP-1000 dedykowane są obsłudze rozległych systemów infrastrukturalnych takich jak biurowce, hotele,
apartamentowce, muzea, kina teatry, obiekty sportowe, hale widowiskowe, pływalnie, budowle historyczne, itp.
Prowadzą koordynację zarządzania budynkami jako główne kontrolery BMS. Stanowią jednostki odpowiedzialne
za zapewnienie komfortu cieplnego i świeżego powietrza. Nadzorują systemy personalizacji dostępu, monitoringu
alarmowego, zasilania, UPS, racjonalizacji zużycia nośników energii oraz kontroli pożarowej.
Kontrolery z serii CP-1004, to CPU do chętnie stosowane do obsługi domowych systemów automatyki, nadzoru
nad zużyciem nośników energii elektrycznej i mediów, współpracy z odbiornikiem TV i iPhonem, iPodem czy
iPadem, nadzorem poprzez kamery i automatyzacją podlewania ogrodu. Zapewniają komfortowe sterowanie przy
pomocy pilotów, poleceń SMS, z wykorzystaniem korespondencji email i nowoczesnego oprogramowania iRidium
czy Control4.
CPU serii CP-1006 są najbardziej popularnymi sterownikami z rodziny Foxtrot. Występują także w odmianie z
dodatkową magistralą radiową RFox. Stosowane są do zadań uniwersalnych łączących wymagania stawiane
urządzeniom mechatronicznym wyposażenia warsztatowego jak i aplikacjom nadzorującym systemy HVACR,
oświetlenia, sceny, sygnalizację akustyczną i urządzenia nagłaśniające, a także zarządzanie obiektami zabytkowymi
z transmisją radiową RFox. Stosowane są chętnie w do realizacji różnorodnych zadań, przy czym z uwagi na swoją
wszechstronność pozwalają na łatwą unifikację struktury sterowania.
Jednostki CP-1008, to kontrolery wykorzystywane w obiektach o dużych potrzebach regulacyjnych, węzłach
cieplnych, pompowniach, basenach kąpielowych, rozległych systemach wodociągowych, systemach klimatyzacji i
wentylacji. Aplikacje obejmują także ciągi chłodnicze, suszarnie i dystrybucję ciepła.
Zasadnicze parametry techniczne:
- Wejścia uniwersalne, które mogą być wykorzystywane zarówno jako dwustanowe jak i analogowe dla zakresów
0-20mA, 0-2V, 0-10V i podłączenia czujników Ni1000, PT100, Pt1000, OV1000 , termopar J, K, R, S, T, N.
- Wejścia analogowe o rozdzielczości do 10-16bit., wyjścia o rozdzielczości 8-16 bit.
- Wyjścia tranzystorowe /24 VDC, 0,5A, lub 24 VDC, 2 A/, triakowe SSR /23VAC/0,7 A/ i przekaźnikowe /230 VAC/
3A, 230VAC/5A oraz 230VAC/16A/.
- Zintegrowany WEB Serwer.
- Zintegrowany datalogger
- Programowanie on-line, np. przez Internet /zmiana programu „w locie” bez zatrzymania CPU/.
- Kanały dla transmisji szeregowej RS232 187,5kbit/s 15mb., RS-485 2Mbit/s 1750 mb., RS-422 2Mbit/s 1200 mb.,
Profibus DP Master 187,5 kbit/s, Profibus DP Slave 12 Mb., M-Bus, Modbus RTU, Modbus TCP, CAN, LON Works,
Wiegand, FSK Modem, EPSNET, EPSNET-F, EPSNET Multimaster,
- Zintegrowany interfejs magistrali Ethernet 10/100 Mbps ze złącze RJ45. Protokoły: HTTP /Hypertext Transfer
Protocol/, SMTP /Simple Mail Transfer Protocol/, TCP/IP /Transmission Control Protocol/Internet Protocol/,
UDP/IP /User Datagram Protocol w modelu TCP/IP, BACnet /Building Automation and Control Networks/,
MODBUS/TCP i MODBUS/UDP /Modbus Proctocol w modelu TCP/IP oraz UDP/IP/
- Zintegrowane magistrale systemowe CIB i TCL2
- Programowanie zgodne z IEC 61131-3 za pomocą programu narzędziowego MOSAIC.
Istotnym jest fakt, iż kontrolery TECOMAT Foxtrot są nowoczesną konstrukcją uwzględniającą osiągnięcia
wynikające z postępu technik komputerowych. W sterownikach PLC starszej generacji wymuszone jest
rozdzielenie funkcji sterowniczych od funkcji wizualizacji procesów i obsługi operatorskiej. Do takich zadań służą
najczęściej także oddzielne narzędzia programistyczne, specjalne protokoły wymiany danych oraz dedykowane
urządzenia HMI. TECOMAT Foxtrot pozwala na eliminację takich niedogodności. Wizualizacja obsługiwanego
procesu technologicznego nie musi być realizowana przy pomocy specjalnych narzędzi czy kompletnych systemów
software'owych. Struktura sterownika TECOMAT pozwala na wykorzystanie obiektów graficznych zgodnie z
życzeniem odbiorcy, gdyż akceptowane są popularne formaty używające kompresji bezstratnej typu .gif, stratnej
typu .jpg, czy wektorowej typu .swf. Jedyne co należy do zadań programistów, to powiązanie logiczne obiektu
graficznego, bądź jego stanu /animacja/ do adekwatnych parametrów, stanów logicznych czy danych
pomiarowych dostępnych w sterowniku.
Jednostki centralne TECOMAT Foxtrot różnią się głównie wejściami/wyjściami zintegrowanymi w module CPU.
Pozostałe parametry funkcjonalne są identyczne. W największych instalacjach obejmujących sterowanie hotelami,
kompleksami handlowymi, dużymi obiektami użyteczności publicznej stosowane są sterowniki TECOMAT TC700,
ale to już oddzielna dziedzina aplikacji, chociaż struktura systemu i programowanie są identyczne jak w przypadku
sterowników TECOMAT Foxtrot.
Telemetria
Pozyskiwanie danych pomiarowych i ich gromadzenie do celów dalszej analizy i wnioskowania wynikowego to
zadania stawiane systemom telemetrycznym. To dzięki precyzyjnym informacjom ze sterowanego obiektu można
dokonywać analizy pozwalającej na optymalizację ponoszonych nakładów i racjonalizację zużycia energii. Rozwój
systemów transmisji danych telemetrycznych pozwala na zmianę struktury układów automatyki, zwiększenie
mobilności obsługi i natychmiastową reakcję na zaistniałe incydenty alarmowe i meldunki. Inaczej mówiąc,
telemetria, to bezpośredni, zdalny dostęp do zasobów informacji ze sterowników, systemów pomiarowych,
regulatorów, nastawników i innych komponentów nadzorujących procesy technologiczne. Pozyskiwane dane
mogą być gromadzone lokalnie w pamięci dataloggerów i udostępniane przez zintegrowane WEB Serwery, bądź
transmitowane cyklicznie lub zdarzeniowo do centrów hostingowych i udostępniane klientom przez dedykowany
kanał informatyczny. Oba sposoby obsługi i przesyłu danych mają swoje zalety. Pierwszy z nich pozwala na
zwiększenie roli sterowników lokalnych oraz precyzyjne gromadzenie i analizę informacji historycznych o
kontrolowanych obiektach, drugi jest wykorzystywany dla dostępu do danych pomiarowych z obiektów
"biernych", które nie są obsługiwane przez sterowniki lokalne.
TECOMAT Foxtrot pozwala na aktywne korzystanie z możliwości obsługi obszernych zasobów danych
pomiarowych, meldunków, alarmów, wyników obliczeń, nastaw i innych parametrów charakteryzujących
prowadzone procesy technologiczne. Struktura informatyczna jednostki centralnej sterownika zapewnia
dynamiczną obsługę zasobnej pamięci danych telemetrycznych /datalogger o pojemności do 32GB/ oraz
organizację zbiorów danych w formatach bezpośrednio dostępnych z poziomu komputerów PC i popularnych
programów, jak np. Excel. Ta forma obsługi wyników pomiarów i innych parametrów charakteryzujących obiekt
sterowany umożliwia prowadzenie podstawowych analiz i statystyk bez konieczności wykorzystywania narzędzi
sterowania nadrzędnego, w tym programów typu SCADA. To duża zaleta, gdyż zintegrowane w każdym CPU
sterownika TECOMAT Foxtrot możliwości wizualizacji, prezentacji oscyloskopowej i obsługi danych masowych są
często wystarczające dla prowadzenia pełnej gospodarki zarządzanymi obiektami. Każda jednostka centralna
sterownika posiada wbudowany WEB Serwer dając użytkownikowi swobodę dostępu do zasobów danych
sterownika z wykorzystaniem zwykłych przeglądarek internetowych z formą graficzną wizualizacji dostosowaną
do indywidualnych potrzeb. Sterowniki TECOMAT Foxtrot są standardowo wyposażone w port Ethernet
umożliwiający transmisję danych przez sieć Internet po dołączeniu do najbliższego routera.
Datalogger i formy prezentacji graficznej zasobów i trendów
W przypadku braku dostępu do sieci kablowej, dane mogą być przesyłane bezprzewodowo przez modemy
pracujące w sieciach GSM /2G/, GPRS i EDGE /2,5G/, UMTS /3G/ czy będące w fazie rozwoju LTE i WiMAX /4G/.
Wprawdzie transmisja danych w systemach 2,5G jest wystarczająca, tym niemniej w dobie rozwoju sieci
komunikacyjnych, można spodziewać się szybkiego dostępu do systemów 4G, czyli technologii komutacji
pakietów wykorzystującej protokół IP. Zasadniczą zaletą struktury oferowanej przez TECOMAT Foxtrot jest
bezpośredni dostęp do źródeł danych pomiarowych, możliwość ich precyzyjnego pozyskiwania i kompleksowej
obsługi informatycznej. To duża różnica w odniesieniu do systemów telemetrycznych przekazujących
każdorazowo tylko wyniki pomiarów przez łącze komunikacyjne do systemów SCADA. Dokładne odwzorowanie
stanów obiektów w systemach transmisji wyników
pomiarowych do zewnętrznych serwerów wymusza ciągłą
transmisję plików, a przez to wysoki abonament na usługi
sieciowe. Alternatywą jest zmniejszenie dokładności
pomiarów, co może mijać się z celami stawianymi systemom
telemetrycznym instalacji rozległych takich jak sieci
wodociągowe, ciepłownicze a przede wszystkim duże obiekty
infrastrukturalne o wielorakim przeznaczeniu. Pozyskiwanie
dokładnych danych z każdego elementu pomiarowego i
przesyłanie ich do centralnego systemu SCADA powoduje
konieczność stosowania rozbudowanych serwerowni z
Analiza oscyloskopowa zmiennych
wieloma portami jednoczesnego dostępu. Usterka takiej
serwerowni może powodować poważne perturbacje funkcjonowania obiektów. Lokalne gromadzenie danych w
sterownikach TECOMAT Foxtrot i udostępnianie ich w minimalnej, racjonalnie niezbędnej ilości do nadrzędnych
systemów SCADA jest rozwiązaniem najbardziej pożądanym. Nie eliminuje ono możliwości analizy danych z
poszczególnych węzłów technologicznych w przypadku zakłóceń pracy centralnego serwera, pozwalając
jednocześnie na zachowanie pełnej kontroli nad obiektem sterowanym i zachowanie nadzoru w trybie
rezerwowym prowadzonym bezpośrednio przez sterowniki obiektowe. Bardzo ważną cechą sterowników
TECOMAT Foxtrot jest ich podatność komunikacyjna. Gromadzenie i transmisja danych telemetrycznych w
przypadku obiektów nadzorowanych przez urządzenia pochodzące od różnych producentów może nastręczać
trudności. Najbardziej niekorzystne jest transmitowanie danych telemetrycznych oddzielnie z każdego czujnika
obiektowego. TECOMAT Foxtrot skutecznie eliminuje także i takie niedogodności. Standardowo
zaimplementowane możliwości transferu informacji pozwalają na skuteczną wymianę danych z systemami o
różnych standardach komunikacyjnych wykorzystujących dedykowane protokoły charakterystyczne dla
producentów różnych urządzeń obiektowych. Daje to możliwość jednoznacznej interpretacji wyników już na
poziomie poszczególnych węzłów technologicznych bez konieczności stosowania indywidualnych modułów
telemetrycznych dostosowywanych do obsługiwanych urządzeń. Odczyt informacji pomiarowych może odbywać
się na drodze łączności magistralami systemowymi /TCL2, CIB/, sieciami przemysłowymi /np. Profibus, AS-I, CAN/,
protokołami ogólnego przeznaczenia /np. Modbus/, elektroinstalacyjnymi /np. LON, BACnet/, dedykowanymi /np.
M-bus, MP-bus, Opentherm, Wiegand/, własnymi użytkownika, telefonicznymi /np. FSK - Frequency Shift Keying/
oraz systemową magistralą bezprzewodową RFox /Radio Foxtrot/.
Struktura połączeń LAN
Ta ostatnia forma odczytu danych telemetrycznych jest szczególnie chętnie wykorzystywana w środowiskach
trudnodostępnych lub uniemożliwiających prowadzenie tras kablowych. Mnogość odmian urządzeń peryferyjnych
z systemem radiotransmisji magistralą RFox zachęca do jej stosowania. TECOMAT Foxtrot może działać zarówno
w sieci publicznej, jak i prywatnej /APN/. Dla aplikacji bardziej wymagających możliwe jest wykorzystanie
indywidualnego adresu IP zwiększającego bezpieczeństwo transmisji. Zachowanie jednoznaczności połączenia
możliwe jest przez ustalenie dedykowanego kanału transmisji w trybie VPN /Virtual Private Network/ dającego
możliwość realizacji połączenia w trybie kanału dzierżawionego, pomimo wykorzystania sieci publicznej do
realizacji transmisji. Tunel VPN daje dodatkowo możliwość kompresji i szyfrowania danych, przez co nawet dla
połączeń o słabszej jakości, zachowana jest wysoka wierność przekazu informacji.
Programowanie
Software dla projektantów i użytkowników
Systemy automatyki obiektów infrastrukturalnych są z reguły bardzo
rozbudowane i obejmują swoim zasięgiem wiele obiektów o różnych
konfiguracjach i różnym przeznaczeniu od instalacji grzewczych do
kontroli dostępu, czy gospodarowania flotą do nadzoru usterkowego.
Jest to szerokie spektrum zadań, których koordynacja informatyczna
powinna być możliwie najprostsza i najłatwiejsza. Prezentowane
przykładowo sterowniki TECOMAT obsługiwane są przez program
MOSAIC, który jest kompleksowym narzędziem przeznaczonym dla
inżynierów projektujących system inteligentnego budynku i przez
program FoxTool, który jest zubożoną wersją programu MOSAIC dla dokonywania łatwej parametryzacji
rozwiązań infrastrukturalnych przez użytkowników. Możliwe są także różne formy obsługi eksploatacyjnej całego
systemu. Nastawy parametrów można dokonywać także z dowolnego komputera pracującego w sieci Internet lub
pulpitów rozmieszczonych w budynku, bądź także, co jest nowością na rynku, przy pomocy zwykłego odbiornika
telewizyjnego, iPhone’a czy tabletu PDA skomunikowanego ze
sterownikiem. System o wdzięcznej nazwie Control4 generuje
specjalny program telewizyjny pozwalający na ręczne zmiany
nastaw parametrów układu sterowania analogicznie do ustawiania
stacji telewizyjnych, jakości kolorów, ostrości, barwy dźwięku czy
innych parametrów odbiornika telewizyjnego. Tyle, że w takim
przypadku efekty zmian nastaw dotyczą systemu zarządzania
inteligentną strukturą kontrolną budynku. Zachowany jest zatem
pełen komfort zarządzania skomplikowanymi układami automatyki
podczas relaksu, bez konieczności ruszania się z fotela. Bardziej wymagający mogą sterować domem za pomocą
multimedialnych urządzeń przenośnych /iPad, iPod, iPhone/, które wykorzystują system iRidium mobile z
indywidulaną grafiką GUI /Graphical User Interface/.
Programowanie systemów sterowania, to trudna "sztuka tajemna" dla tych, którzy korzystają ze starszych
rozwiązań dostępnych na rynku, gdyż nowoczesne systemy automatyzacji obiektów infrastrukturalnych stawiają
coraz większe wymagania informatyczne. Właśnie na precyzji
rozwiązań nadzorowanych przez procedury analizujące szczegółowo
najdrobniejsze nawet aspekty wykorzystania bogatego wyposażenia
budynku polega postęp. Jeszcze do niedawna praktycznie
wystarczyło posiadanie tylko dwóch narzędzi. Jednego do
opracowania programu interfejsowego /np. w formie struktury
drabinkowej/, a drugiego do wizualizacji operatorskiej /np. dla
zaprogramowania wyświetlaczy tekstowych/. Podstawową bolączką
stała się stale rosnąca cena oprogramowania inżynierskiego, i to
może nie przez sam jej wzrost, ile przez stałe zwiększanie ilości i
odmian software niezbędnego do realizacji kompletnego projektu. Wiele znanych na rynku firm dostarczających
układy PLC "zasypuje" wręcz odbiorców znaczną ilością programów niezbędnych do utworzenia pełnej struktury
układu sterowania. Nierzadko spotkać się można z koniecznością zakupu odmiennych programów narzędziowych
do "małych", "średnich" czy "dużych" sterowników, pomimo że pochodzą one od tego samego producenta a co
więcej, o nazwie sugerującej przynależność do tej samej rodziny wyrobów. Jeszcze gorzej jest, gdy w ramach
projektowanego układu automatyzacji właśnie korzystamy jednocześnie z tych "małych" i "dużych" sterowników,
to wtedy oprócz szaleńczych cen i kosztownych upgrade’ów,
dodatkowym wymaganiem dla prawidłowej obsługi instalacji jest
umiejętność pracy z różnymi rodzajami software. Obraz jakże
codzienny, ale wcale nie musi tak być. Omawiane przykładowo
sterowniki TECOMAT programowane są tylko jednym pakietem
software'owym MOSAIC realizującym wszystkie funkcje obsługi
systemu automatyki, który jednocześnie eliminuje wspomniane
powyżej niedogodności. Po pierwsze z uwagi na jego kompleksowość,
a po drugie z uwagi na stałą dostępność wersji najbardziej aktualnej,
którą po prostu można pobrać z sieci. MOSAIC pozwala na projektowanie rozwiązań sterowniczych nawet przez
mniej doświadczonych automatyków, dając do dyspozycji bogate biblioteki procedur specjalistycznych, bloków
technologicznych i gotowych komponentów graficznych o gwarantowanej jakości i sprawdzonej funkcjonalności.
Co więcej, MOSAIC pozwala na przeprowadzenie weryfikacji
oprogramowania bez konieczności fizycznej budowy systemu
automatyki budynku. To dla obiektów dużych jest szczególnie
przydatne, a wręcz konieczne wobec zarządzania np. przepływami
ludzkimi. Do dyspozycji użytkowników systemu TECOMAT jest
kilkaset gotowych i fabrycznie przetestowanych bloków
programowych, których zbiór podzielony jest na kilka grup
tematycznych. Wszystkie z nich są dostępne w narzędziu MOSAIC,
więc nie są wymagane żadne dodatkowe nakłady inwestycyjne.
Wystarczy z nich skorzystać wstawiając wybrane procedury na
zasadzie "drag & drop" do struktury programu interfejsowego, dokonując parametryzacji przez aktualizowanie
danych stosownie do symboliki używanej w projekcie, i to wszystko. Poprawność działania jest gwarantowana
przez producenta.
Wygodna jest zatem unifikacja zarządzania standardowymi procesami charakterystycznymi dla kontrolowanej
nieruchomości.
Struktura środowiska MOSAIC:
- Project Manager - moduł kompleksowego zarządzania projektem, deklaracji składników i organizacji jego
struktury
- POU Viewer - moduł debagowania i monitorowania programu w PLC umożliwiający wymuszanie nastaw i
wprowadzanie punktów kontrolnych
- PLC Simulator - moduł programowej emulacji
dowolnego sterownika TECOMAT dla przedaplikacyjnej
symulacji programu użytkowego w dowolnej konfiguracji
sieci komunikacyjnych z wykorzystaniem symulacji paneli
operatorskich i systemu zarządzania nadrzędnego SCADA
bez użycia rzeczywistej struktury PLC.
- PanelMaker - moduł kreowania funkcjonalności
wyświetlaczy i paneli obsługi operatorskiej, których
PLCNetworker
oprogramowanie jest częścią software użytkowego PLC
- PanelSim - moduł symulatora paneli obsługi operatorskiej do prowadzenia testów bez budowy rzeczywistej
struktury układu automatyki
- PIDMaker - moduł projektowania i debagowania pętli regulatorów PID
- GraphMaker - moduł graficznej analizy i debagowania programu użytkownika z możliwością programowego
śledzenia zadanych parametrów oraz funkcją 16-to kanałowego oscyloskopu prezentującego wybrane parametry
- PLCNetworker - moduł kreowania struktur komunikacji wewnątrz systemu automatyzacji i połączeń sieciowych
ze środowiskiem zewnętrznym
Główne grupy programów bibliotecznych:
- StdLib - biblioteka programów standardowych służących obsłudze liczników czasu i zdarzeń, wykonywaniu
operacji na ciągach znaków /stringach/, konwersji formatów wyrażeń oraz prowadzeniu obliczeń arytmetycznych,
trygonometrycznych i logarytmicznych.
- SysLib - biblioteka programów obsługujących konfigurację sprzętową i magistralną sterownika, rejestrów i
pamięci, adresów wewnętrznych, struktury programowej, zasad dostępu, ochrony wybranych obszarów przed
nieuprawnionymi zmianami, pozwalających na kopiowanie wybranych obszarów danych, generowanie impulsów
kontrolnych, ingerencję w czas cyklu pętli programowej, ustawianie i synchronizację czasu rzeczywistego, obsługę
kalendarza i pór roku.
- ToStringLib - biblioteka konwersji zmiennych typu Integer, Real, Time, Date, Byte, Word, itp. do postaci ciągu
znaków /string/. Bloki funkcyjne biblioteki służą przede wszystkim do realizacji komunikatów tekstowych i
korespondencji E-mail zawierającej wyniki pomiarów, dane, alarmy i inne informacje występujące w różnych
formatach i formach interpretacyjnych.
- RecDBXLib - biblioteka programów organizujących i
interpretujących rekordy i dane baz danych DAT
zgromadzonych w pamięci danych DBX. Biblioteka obsługuje
receptury i dane dla prowadzenia procesów produkcyjnych
różnych odmian asortymentowych. Zawiera procedury
porównywania ciągów tekstowych, wyszukiwania danych i ich
adresów. Biblioteka obsługuje także konwersję sygnałów
przycisków pulpitów operatorskich do postaci kodów
generowanych przez klawiatury telefonów komórkowych dla
umożliwienia wysyłki ręcznie wprowadzonych komunikatów
SMS.
- FileLib - biblioteka zawiera programy niezbędne do
prowadzenia operacji na plikach, ich katalogowania i
nadawania nazw, podawania ścieżek dostępu, pobierania
Blok funkcyjny
informacji o plikach, ich kasowania, informowania o sposobach
ich otwierania oraz udostępniania zintegrowanemu WEB Serwerowi. Programy biblioteki FileLib pozwalają na
pobieranie i wpisywanie danych z/do plików oraz tworzenie katalogów, ich edytowanie i usuwanie a także na
kontrolę zajętości przestrzeni pamięci przeznaczonej na pliki.
- DataBoxLib - biblioteka zawiera procedury transferu danych z bloków danych do pamięci zmiennych
- DebugComLib - biblioteka zawiera procedury transferu danych z pamięci zmiennych do bloków danych
- FlashLib - biblioteka zawiera programy obsługujące zasoby wewnętrznej pamięci Flash.
- SD/MMLib - biblioteka zawiera programy obsługujące kartę pamięci SD gromadzącą kompletne projekty, ekrany
pulpitów operatorskich i komponenty wizualizacyjne, dane historyczne dataloggera oraz strony WWW dla WEB
Serwera.
- RexLib - biblioteka zawiera zestaw bloków funkcyjnych dla budowy złożonych układów regulacji PID (P,I, PI, PD,
PID, PI+S) z wykorzystaniem funkcji autotunningu, odpowiedzi skokowych, nastaw ręcznych, doboru sprzężeń
zwrotnych, modulacją szerokości impulsu, wpływem histerezy, zadawaniem i odczytem parametrów, regulacją
trójdrożną serwozaworów oraz wysoką precyzją prowadzenia regulacji w procesach szybkozmiennych.
- ModelLib - biblioteka funkcji matematycznych dla modelowania i symulacji procesów, które można opisać
funkcjami i równaniami różniczkowymi. Blok zawiera procedury obliczające przebiegi pierwszej i drugiej
pochodnej, całki, funkcje generujące przebiegi sinusoidalne, trójkątne, zębowe i prostokątne, realizujące
opóźnienia, symulujące zachowanie mas w ośrodkach z występującym tłumieniem i sprężystością, itp.
- WebGraphLib - biblioteka zawiera zbiór programów odwzorowujących graficznie wybrane stany i zmienne w
formie przebiegów w skalowalnych układach współrzędnych z możliwością jednoczesnej analizy wielu grup
sygnałów wejściowych. Procedury pozwalają na archiwizację przebiegów w celu ich późniejszego wykorzystania.
- RegoLib - biblioteka standardowych bloków regulacyjnych dla systemów HVACR (IRC - Intelligent Room Control),
stacji pogodowych, urządzeń utrzymujących zadaną temperaturę, itp. Zawiera bloki funkcyjne służące
kaskadowaniu obwodów regulacji, nadzorujące poprawność przebiegu procesów, sygnalizujące błędy i
gromadzące dane historyczne o występujących
odchyleniach oraz organizujące terminarz realizacji
określonych zadań technologicznych.
- BuildingLib - biblioteka programów dla realizacji funkcji
sterowania obiektami infrastrukturalnymi. Zawiera
procedury regulacji jasności oświetlenia, załączania
okresowego /tzw. automat schodowy/, obsługi
termostatów jedno- i dwupoziomowych oraz
różnicowych, regulację zaciemnienia /rolety, żaluzje/,
zadawanie sygnałów o różnych współczynnikach
wypełnienia impulsów wyjściowych, itp.
- INELSLib - biblioteka programów obsługujących
Analiza dynamiki obiektów regulacji
komponenty i podzespoły systemu wyposażenia
elektroinstalacyjnego zgodnego ze standardem INELS
/International Electroinstallation System/.
- ServoLib - biblioteka zawiera bloki funkcyjne do obsługi serwonapędów. Procedury realizują zadania sterowania
serwozaworami z utrzymaniem stałej prędkości w tym także bez zamykania pętli sprzężenia zwrotnego. Funkcje
pozwalają na symulację serwonapędu oraz sterowanie czasem aktywizacji napędu z automatyczną eliminacją
błędów pozycji skrajnych.
- GSMLib - biblioteka procedur obsługi komunikacji siecią mobilną GSM. Bloki funkcyjne dla obsługi numerów
abonenckich, kodów PIN, stringów treści SMS, budowy struktury kanałów komunikacyjnych, obsługi błędów
połączeń.
- ModbusRTULib - biblioteka zawiera procedury obsługi transmisji z wykorzystaniem protokołu Modbus RTU w
połączeniu przez porty komunikacji szeregowej RS-232,RS-485,RS-422. Protokół dostępny jest także przez port
Ethernet w wersji Modbus TCP. Bloki funkcyjne organizują akwizycję danych oraz nadzorują prawidłowy przebieg
procesu komunikacji. Wykorzystywane są także procedury pomocnicze z bibliotek ComLib i CrcLib.
- BACNetLib - biblioteka zawiera bloki funkcyjne organizujące komunikację z wykorzystaniem protokołu BACnet.
- PlcNetBasicLib - biblioteka zawiera bloki funkcyjne zaawansowanego systemu wymiany danych pomiędzy
sterownikami PLC przez siec Ethernet
- ComLib - biblioteka zawiera szereg procedur obsługi kanałów komunikacyjnych dostępnych w sterownikach
TECOMAT. Bloki funkcyjne służą organizacji nawiązywania, prowadzenia i kontroli poprawności portami
szeregowymi RS-232, RS-485, RS-422 oraz Ethernet. Procedury pozwalają na pobieranie adresów IP oraz MAC,
korzystanie z protokołu dynamicznego konfigurowania węzłów /DHCP/, ustawianie trybów i parametrów pracy
kanałów /PC, UNI, MPC, PLC, MDB, PFB, UPD, DPS, CAN, CAS, CAB/ i stabilizowanie łączności w trybie kanału VPN.
- InternetLib - biblioteka zawiera bloki funkcyjne dla obsługi procedur komunikacyjnych dostępnych w sieci
Internet. Wykorzystywane są także procedury z bibliotek FileLib i ComLib. Procedury obsługują zapytania do
serwera DNS, identyfikację adresów IP i nazw domen, prowadzą synchronizację czasu ze wzorcem internetowym,
realizują wysyłkę korespondencji E-mail protokołem SMTP i obsługę serwisów sieciowych protokołem HTTP.
- CRCLib - biblioteka zawiera bloki funkcyjne dla kontroli poprawności połączeń komunikacyjnych i treści wymiany
informacji.
Użytkownicy mogą opracowywać własne procedury i dodawać jest do zbioru programów dostępnych w całości
struktury interfejsu. Oczywiście, wszystkie
bloki programowe można przygotować w
jednej z pięciu form prezentacji zgodnej z
IEC 61131-3 /- LD - Ladder Diagram, - FBD Functional Block Diagram, - ST - Structured
Text, - IL - Instruction List, - CFC Continuous Flow Chart, - SFC* - Sequential
Function Chart* w opracowaniu/.
Narzędzia dostępne w programie MOSAIC
służą do obsługi zarówno tych
najmniejszych jednostek centralnych
(kilkanaście wejść/wyjść), jak i tych
potężnych o zakresie adresowym obejmującym setki tysięcy obsługiwanych sygnałów, w tym także w strukturach
redundantnych i wieloprocesorowych. Co więcej, oferowane rozwiązania pozwalają na wybranie
najkorzystniejszej konfiguracji systemu automatyzacji przez wbudowane możliwości powiązania komunikacyjnego
pomiędzy wyrobami o różnych standardach sieciowych.
MOSAIC obsługuje wszystkie elementy struktury układu automatyki, a w tym, między innymi:
- Konfigurację hardware pełnego systemu sterowania z uwzględnieniem komponentów komunikacyjnych,
wizualizacyjnych i zasad hierarchii w układach wielosterownikowych i redundantnych
- Obsługę nazewnictwa i opisów zmiennych, zbiorów danych i kompozycji aliasów symbolicznych dla pełnego
zakresu adresowego obsługiwanej struktury sterowniczej
- Definiowanie zawartości i zakresu funkcjonalnego
graficznych paneli operatorskich i wyświetlaczy w trybach
obsługi obrazów animowanych i tekstów wielojęzycznych z
wykorzystaniem fontów regionalnych
- Zestawianie struktury wymiany danych sieciami z
protokołami firmowymi lub własnymi użytkownika
- Transformację danych w jednoczesnej komunikacji
wieloprotokołowej w różnych standardach elektrycznych
(ETH, HTTP, SMTP, DHCP, NAT, NTP, TCP/IP, UDP/IP, BACnet,
Edytor LD
MODBUS/TCP, Profibus, LON, Wiegand, OpenTherm, M-Bus,
MP-Bus, CAN, AS-i, EPSNET, FSK, SMS, PPP, IP Voice Management - Cisco, RS232, RS422, RS485, sieci
radiomodemowe, sieci energetyczne, kablowe sieci telewizyjne, podczerwień ....)
- Implementację rozproszonych układów obiektowych w strukturze obsługi przewodowymi magistralami
systemowymi (CIB, TCL2), magistralą radiową (RFox) w paśmie ISM (Industrial, Science, Medical) oraz siecią
Ethernet
- Niezależną komunikację w obrębie wszystkich gałęzi magistral systemowych
- Obsługę struktury komunikacji LAN i WAN z protokołami wymiany danych przez sieć Internet /DSL, ADSL/ z
wykorzystaniem łączności w standardzie Ethernet i GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (=EGPRS-Enhanced
GPRS), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access),
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) ...
- Zapewnienie kontrolowanej łączności w trybie VPN (Virtual Private Network)
- Koordynację procesów w trybie czasu rzeczywistego z funkcją Timestampingu
- Udostępnianie gotowych rozwiązań technologicznych w formie zintegrowanych procedur bibliotecznych
- Definiowanie skomplikowanych modeli matematycznych dla realizacji zadań technologicznych
- Zapewnienie bezpiecznego zdalnego dostępu do instalacji sterowniczej w trybie hierarchizowanym z
zabezpieczeniem 10-cio poziomowym hasłem
- Weryfikowanie oprogramowania w procesie kompilacji
- Debagowanie programu w trybie online z monitorowaniem poprawności zapisanych funkcji
- Weryfikację poprawności pracy urządzeń technologicznych w pracy krokowej z ustawionymi punktami przerwań
kontrolnych
- Kompleksowe archiwizowanie projektu ze wszystkimi jego komponentami pomocniczymi
- Diagnostykę usterkową struktur sieciowych
- Dokonywanie zmian w programie sterownika w trybie RUN z przechwytywaniem nowej wersji bez
zatrzymywania obsługi procesu
- Projektowanie stron www i akwizycję danych przez standardowo wbudowany WEB Serwer
- Obsługę przeglądarek zintegrowanych z panelami operatorskimi
- Bieżącą wizualizację i ingerencję operatorską w trybie zdalnym przez sieć Internet
- Przekazywanie pełnego zakresu danych do mobilnych urządzeń komputerowych i telefonów komórkowych
- Pozyskiwanie, gromadzenie i analizę danych telemetrycznych
- Analizę przebiegu zmiennych procesowych w funkcji oscyloskopu szesnastokanałowego
- Konfigurację do współpracy poziomu produkcji z poziomem zarządzania nadrzędnego oraz integracją z
informatycznymi systemami organizacji przedsiębiorstwa
- Obsługę zewnętrznych systemów zarządzania nadrzędnego, wizualizacji i kontroli operatorskiej
- I co najważniejsze, pełną symulację dowolnej struktury sterowania bez konieczności dołączania elementów
hardware!!!
Komunikacja
Wymiana informacji jest podstawą koordynacji wszystkich
systemów w nowoczesnych strukturach "inteligentnych
budynków". Począwszy od funkcji regulatora do
indywidualnej kontroli układów ogrzewania, rekuperacji,
chłodzenia i wentylacji, przez sterowanie oświetleniem,
sterowniki służą kompleksowej obsłudze i wsparciu w
administrowaniu domów mieszkalnych, budynków
biurowych, hoteli, szpitali, klinik, centrów kongresowych i
konferencyjnych, rezydencji, obiektów sportowych,
systemów parkingowych, rozległych obiektów handlowych i
hal magazynowych oraz pomieszczeń produkcyjnych. Dają
on użytkownikom możliwość dozoru funkcji
technologicznych zarówno w trybach zdalnej obsługi, jak i
koordynacji z odległymi źródłami danych, procesorami
dokonującymi analiz obliczeniowych czy weryfikującymi
procedury i receptury. Przełomem w automatyce jest
komunikacja łącząca obiekty technologiczne ze zdalnymi
Standardy komunikacyjne CPU TECOMAT Foxtrot
centrami zarządzania czy ośrodkami opracowującymi nowe procesy technologiczne w trybie wirtualnego
inżynieringu. Zagadnienia nieograniczonego, ale bezpiecznego dostępu do instalacji, wirtualnego modelowania,
nadzorowania procesów i wykorzystywania rozproszonych baz wiedzy stanowią szczególne cechy wspomnianych
systemów TECOMAT, sprzężonych sieci komunikacyjnych i oprogramowania narzędziowego.
Komunikacja siecią Ethernet
Internet jest z pewnością, podstawowym narzędziem realizacji odwiecznych marzeń o nieskrępowanej
komunikacji i porozumiewaniu się bez barier. Wymiana informacji pozwalająca na natychmiastowe skorzystanie
ze specjalistycznej wiedzy oraz wykorzystanie umiejętności i doświadczeń empirycznych przekazywanych z
pokolenia na pokolenie, w powiązaniu z nowoczesnymi systemami realizacji procesów technologicznych
pozwalają na dynamiczny ale jednocześnie optymalny rozwój potencjału wytwórczego. Rodzina kontrolerów
TECOMAT stanowi także zasadniczy element będący węzłem łączącym sferę bezpośredniego nadzoru nad
procesami technologicznymi i profesjonalistami tworzącymi wirtualne zespoły rozwojowe wspierające procesy
wiedzą i możliwościami zdalnego projektowania. Struktura komunikacyjna sterowników TECOMAT pozwala na
natychmiastowy dostęp do zasobów programowych nadzorujących prawidłowość przebiegu procesów
technologicznych oraz na dokonywanie zdalnej ingerencji w celu optymalizacji realizowanych zadań. Wirtualny
inżyniering stał się faktem łatwo dostępnym dla specjalistów, których jednostkowa wiedza i umiejętności mogą
być wykorzystywane bez względu na miejsce ich aktualnego pobytu. Co więcej, personalizacja uprawnień dostępu
do nadzorowanej instalacji pozwala specjalistom na ingerowanie tylko w obszarach informatycznych, do których
zmian lub modyfikacji są oni powołani. Sterowniki TECOMAT dają użytkownikom swobodę wyboru rozwiązań
inżynierskich będących kompilacją umiejętności różnych grup projektanckich o wiedzy precyzyjnie
ukierunkowanej na specyficzne fragmenty nadzorowanych procesów. Powoli odmienia się sytuacja klientów,
którzy w rozwiązaniach dotychczasowych byli skazani na wykorzystywanie doświadczeń, opracowań i produktów
pochodzących tylko od jednego lub niewielkiej grupy dostawców. Jakże często zdarzało się, że klienci musieli
rezygnować ze znanych na świecie rozwiązań wyłącznie dlatego, że nie istniała możliwość ich swobodnego
wykorzystania w takiej strukturze sterowania, która została przyjęta do realizacji funkcji kontrolnych w ich
instalacjach technologicznych. Trudne, albo wręcz niemożliwe było zbudowanie układu automatyzacji, który
wykorzystywałby wybrane wyroby lub procedury pochodzące z różnych źródeł.
Home LAN - komunikacja z wyposażeniem AV
TECOMAT pozwala na przełamanie tych barier dając większą swobodę projektowania instalacji bardziej
optymalnych, których konfiguracja zapewnia szerszy dostęp do wyrobów i wiedzy oferowanych przez
konkurencyjnych dostawców. Czasami jest to sposób na złamanie monopolu narzucanego przez potentatów, a
czasami jest to skuteczna droga do zwiększenia jakości, a więc i konkurencyjności prowadzonych procesów
technologicznych czy usług. Celem podstawowym stawianym dzisiaj przez klientów jest rzeczywista komunikacja
bez barier, która daje swobodę kompozycji systemów automatyzacji w sposób optymalnie dostosowany do
wymagań ilościowych i jakościowych nadzorowanych instalacji. To trochę tak, jak z porozumiewaniem się
pomiędzy ludźmi. Kady z nas myśli i komunikuje się w języku swojego narodu czy grupy etnicznej, ale pomimo to,
wymiana informacji podczas konwersacji pomiędzy grupami dokonuje się z pomocą tłumaczy symultanicznych,
przy czym języki lokalne nie mają wpływu na przesył istoty i treści przekazu. Ważne jest, aby zapewniona była
zrozumiała i pewna łączność pomiędzy nadawcą i odbiorcą, zaś procedury transmisyjne i tłumaczące
merytoryczną zawartość przesyłanych treści mają już mniejsze znaczenie, byleby tylko należały do któregokolwiek
zbioru obsługiwanego przez zespół tłumaczący. Sterowniki TECOMAT wychodzą naprzeciw potrzebom
specjalistów. Poza wymianą informacji lokalnych zaimplementowanymi protokołami takimi jak Profibus, AS-i, LON
Works, CAN, Wiegand, MODBUS, Opentherm, M-Bus, MP-Bus, FSK lub własnymi użytkownika /standardy
elektryczne RS485, RS422, RS232/, pozwalają na jednoczesną komunikację globalną z wykorzystaniem sieci
Ethernet i protokołów HTTP, SMTP, TCP/IP, UDP/IP, BACnet, MODBUS/TCP. Struktura wymiany informacji z
układami automatyzacji została zatem wyjątkowo uproszczona i pozwala na zaimplementowanie urządzeń firm
trzecich, które wykazują opisane powyżej zdolności komunikacyjne. Dalszą, istotną cechą pożądaną przez
inwestorów jest możliwość realizowania wymiany informacji skróconych SMS lub pełnych, także redundantnych, z
odległymi węzłami przy pomocy szerokiej gamy modemów, switch’y, routerów w znanych typach i procedurach
połączeń przewodowych i mobilnych wchodzących w skład sieci Internet (GSM-Global System for Mobile
Communications/GPRS-General Packet Radio Service/EDGE-Enhanced GPRS, alokacja adresu przez DHCP-Dynamic Host Configuration
Protocol, znajdywanie adresu sprzętowego hosta ARP/Ping-Address Resolution Protocol, NAT-Network Address Translation, szyfrowanie
IPsec-Internet Protocol Security, tunel dedykowany OpenVPN-OpenVirtual Private Network, gwarantowany czas dostępu NTP-Network
Time Protocol, UMTS-Universal Mobile Telecommunications System/HSUPA-High Speed Uplink Packet Access i HSDPA-High Speed
Downlink Packet Access, DynDNS-Dynamic Domain Name System, Dial-In/out-dla Serial Line Internet Protocol i PPP-Point to Point Protocol,
ISDN-Integrated Services Digital Network, Powerline- transmisja siecią energetyczną-modemy PL-PowerLine/LL-LeasedLine, łączność
lokalna Callback-oddzwanianie przez sieć publiczną z zaporą Firewall na granicy WAN/LAN, bezprzewodowe rozszerzenie sieci Ethernet
WLAN-Wireless Local Area Network, komunikaty kontrolne ICMP-Internet Control Message Protocol-przesyłanie informacji zwrotnych o
problemach z siecią, które uniemożliwiają dostarczenie pakietów do odbiorcy, adresowanie sprzętowe ARP-Address Resolution Protocol i
wiele innych). Tak bogata gama możliwości komunikacyjnych pozwala na wykorzystanie wiedzy i urządzeń
pochodzących od profesjonalnych dostawców, gwarantujących bardzo nowoczesne wyroby i rozwiązania
procesowe. Możliwość zdalnego projektowania wspierana jest integracją transferu obrazu z systemów kamer
kontrolujących poprawność zastosowanej technologii. Istotną cechą jest możliwość aplikacji rozwiązań
meteringowych dla precyzyjnej kontroli zużycia mediów i nośników energii. Nie bez znaczenia jest możliwość
sterowania głosem, co może być elementem zachowania dodatkowego kryterium bezpieczeństwa lub wygody
obsługi instalacji
Komponenty obiektowe magistrali RFox
A na co można liczyć w jednostce centralnej sterownika TECOMAT? Otóż na bardzo wiele.
- Po pierwsze, na dwie /a nawet trzy/ wewnętrzne magistrale systemowe pozwalające na rzeczywiste
rozproszenie struktury układu automatyzacji. Sterowniki o konstrukcjach z końca lat osiemdziesiątych czy
początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku /a takich jest bardzo wiele oferowanych do dzisiaj/, dają w
większości możliwość rozbudowy modułowej, przy czym moduły umieszczane są w kasetach wraz z jednostką
centralną lub łączone są przewodami taśmowymi o długości kilku centymetrów, co w rezultacie daje i tak
konfigurację scentralizowaną. Inaczej mówiąc, co z tego, że w sterowniku jest magistrala systemowa, jak jej
rozbudowa na dalsze odległości jest praktycznie niemożliwa lub ograniczona do kilku czy kilkunastu metrów od
CPU bez kolejnych wzmacniaczy czy dodatkowych modułów zmieniających formę transmisji. Sterowniki TECOMAT
oferują w standardzie dwie magistrale systemowe, przy prędkość wymiany danych /153,6kbit/s i 345kbit/s/ i
zasięgu do 400mb.
- Po drugie, każda z wbudowanych magistrali systemowych pozwala na łączenie modułów rozszerzających
sterownika w dowolnym miejscu. Swoboda umieszczania pakietów obiektowych dedykowanych procesom
technologicznym nie jest ograniczana długością "wstążki" łączącej moduły, czy koniecznością stosowania
wzmacniaczy już na niewielkich dystansach.
- Po trzecie, magistrale systemowe są budowane w oparciu o zwykłą skrętkę /Twisted Pair/, czyli przewód
ogólnodostępny i nie wymagają przewodów wstążkowych czy kabli o specjalnej konstrukcji żył. Zastosowane
rozwiązania pozwalają na znaczną redukcję kosztów okablowania eliminując konieczność stosowania przewodów
dedykowanych. To duża różnica.
- Po czwarte, nawet najmniejsze CPU może jednocześnie obsługiwać moduły rozszerzające obu magistral
systemowych, co daje możliwość znacznie bardziej precyzyjnego dopasowania układów automatyki do struktury
kontrolowanych obiektów technologicznych. Komfortowo można rozdzielić zadania regulacyjne i procesowe od
zadań wymagających szybkich reakcji, zliczania impulsów czy obsługi zdarzeń natychmiastowych. Magistrale
pozwalają także na obsługę modułów komunikacyjnych z zaimplementowanymi protokołami jak np. MP-Bus
/napędy Belimo/, OpenTherm /kotły/ , DALI /Digital Addressable Lighting Interface/, M-bus /pomiary/, DMX512
/sceny świetlne/.
- Po piąte, sterowniki TECOMAT oferują możliwość jednoczesnej komunikacji z wykorzystaniem trzeciej magistrali
systemowej w formie sieci radiowej. Praca w paśmie 868,3+-50kH z modulacją przez kluczowanie częstotliwości
FSK /Frequency-Shift Keying/, moc w antenie około 10mW i zasięg do 30-50 m.b. w obszarze zabudowanym oraz
do 150 m.b. w terenie otwartym, a z repeaterami do 4 razy większy. Struktura wymiany danych jest analogiczna
do komunikacji skrętką TP, zaś moduły obiektowe mają zintegrowane anteny pozwalające na bezprzewodową
komunikację w obrębie ciągu technologicznego czy systemu infrastrukturalnego. Aplikacje praktycznie eliminują
potrzebę prowadzenia przewodowych sieci komunikacyjnych, co jest wyjątkowo korzystne w przypadku struktury
o dużej liczbie czujników i elementów wykonawczych rozproszonych po instalacji oraz w przypadku budowy
systemów automatyki infrastrukturalnej /zwłaszcza HVACR/, zwłaszcza w obiektach zabytkowych i historycznych
- Po szóste, każda jednostka centralna posiada wbudowany port sieci Ethernet pozwalający na łatwą komunikację
przewodową i bezprzewodową zarówno w obrębie sieci lokalnych /LAN/ jak i nieograniczoną z wykorzystaniem
sieci rozległych /WAN/ i ogólnodostępnych /Internet/. Komunikacja siecią Ethernet umożliwia wymianę informacji
w 6-ciu kanałach jednocześnie, co otwiera możliwości automatyzacji obiektów z wykorzystaniem różnych
protokołów i trybów transmisyjnych oraz budowę złożonych systemów wielosterownikowych i redundantnych.
CPU umożliwia przypisanie stałego adresu IP lub przydzielanego przez sieć DHCP /Dynamic Host Configuration
Protocol/. W każdym sterowniku TECOMAT zaimplementowano protokoły TCP/IP, UDP/IP, HTTP, SMTP, EPSNET,
MODBUS TCP, MODBUS UDT (MODBUS RTU - MODICON 884) oraz BACnet. Wbudowany WEB Serwer umożliwia
opracowanie własnych stron internetowych użytkownika zgodnie z jego indywidualnymi potrzebami.
- Po siódme, każda jednostka centralna TECOMAT Foxtrot posiada interfejs komunikacji szeregowej w trybie
RS232 /kanał 1 - CH1/ pozwalający na swobodne kształtowanie protokołów według potrzeb użytkownika lub
wykorzystanie zaimplementowanych standardów np. do obsługi specjalistycznych modułów wymiany danych
siecią M-Bus lub komunikacji GSM/SMS, GPRS albo obsługi sieci Profibus DP w trybie Master, sterowania
napędami falownikowymi czy wymiany informacji wiązką podczerwieni IRED.
- Po ósme, każde CPU ma wewnątrz swojej obudowy wolny slot na submoduł drugiego kanału komunikacyjnego
/CH2/, który może jednocześnie z powyższymi obsługiwać transmisję w standardach RS232, RS422, RS485 lub
zdefiniowanymi hardware'owo, z protokołami zaimplementowanymi przez użytkownika, bądź wybranymi z
dostępnych w CPU /Profibus DP Master i Slave, CAN, CANopen, LON, M-Bus, Wiegand, FSK Modem/. Submoduły
umożliwiają także podłączenie kilku sieci jednocześnie /np. 3xRS485/, co pozwala jednostce centralnej sterownika
TECOMAT zarządzać np. trzema magistralami Profibus DP w trybie Master lub komunikować się np. z modułami
kontroli sieci energetycznej SMM-33 wykorzystywanymi w strukturze racjonalizacji zużycia energii elektrycznej
SMART Grid. Bardzo ważna jest możliwość obsługi układów napędowych pochodzących od różnych producentów
stosujących odmienne protokoły wymiany informacji.
- Po dziewiąte, sterowniki TECOMAT są wyjątkowo szybkimi jednostkami centralnymi do prowadzenia zadań
kontrolnych w warunkach obsługi rozległych obiektów, wymagających dużej pojemności pamięci programu i
kompletnego projektu, czy dla gromadzenia danych historycznych z systemów telemetrycznych. Dedykowany OPC
Server umożliwia komfortowy dostęp do zasobów sterownika przez systemy zarządzania dyspozytorskiego
SCADA.
- Po dziesiąte, i to "najsmakowitsze", struktura komunikacyjna jest dostosowana do współpracy systemów
regulacyjnych i mechatronicznych, co pozwala na bezproblemową obsługę nawet bardzo skomplikowanych
instalacji infrastrukturalnych, które moją wbudowane także systemy „bardziej przemysłowe” takie jak schody
ruchome, drzwi obrotowe czy inne urządzenia o dynamiczniejszym charakterze pracy. A do tego 3-letnia
gwarancja i Hotline w trybie CS24h dają klientom pełen komfort i bezpieczeństwo korzystania z najnowszych
osiągnięć wiedzy w dziedzinie automatyzacji procesów technologicznych.
SMART Metering i SMART Grid
Konsumpcja energii jest wyznacznikiem postępu cywilizacyjnego. O potędze społeczeństw stanowi zużycie wody,
energii elektrycznej, ciepła, gazu, wykorzystanie sił natury takich jak wiatr, siła fal morskich czy energii słonecznej.
W sytuacji dynamicznego wzrostu zapotrzebowania na energię coraz częściej pojawiają się potrzeby racjonalizacji
jej zużycia zarówno dla zmniejszenia kosztów jej wykorzystania jak i ochrony środowiska. W czasach
powszechnego stosowania systemów sterowania komputerowego dostępne są techniczne środki harmonijnego
gospodarowania zasobami energii oraz prowadzenia zdalnego zarządzania jej rozpływem z podniesieniem
poziomu niezawodności jej dystrybucji.
Jednym z głównych rozwiązań, które narzucają się samoczynnie jest obniżenie
kosztów odczytu stanu liczników zużycia nośników energetycznych. Mało kto się
nad tym zastanawia, ale do systematycznego odczytu mierników zużycia wody,
gazu, prądu czy ciepła konieczna jest potężna "armia" inkasentów wyposażonych
w notesy i ołówki oraz pracowników biurowych przepisujących odczytane dane
do dokumentów płatniczych. Sterowniki TECOMAT i systemy meteringowe
radykalnie upraszczają zadania bieżącego monitoringu liczników energii
pozwalając na automatyzację ich odczytu i przesył danych dedykowanym
protokołem komunikacyjnym M-bus. To pierwszy etap struktury SMART
Metering. W zasadzie, wyłącznie dla dokonania oszczędności samych kosztów
Moduł SMM-33
odczytu liczników, na tym etapie można zakończyć już budowę systemu.
Sterowniki TECOMAT pozwalają jednak na znacznie więcej, a głównie na łatwą automatyzację węzłów odbioru
energii kontrolowanych przez dołączone liczniki. W rytm poleceń sterownika możliwa jest racjonalizacja bieżącego
zużycia energii, przewidywanie i planowanie wystąpienia obciążeń szczytowych oraz synchronizacja jej zużycia w
koordynacji z innymi odbiorcami. W tym zakresie wyjątkowo przydatne są także moduły SMM-33 lub C-IE-0100M
prowadzące kompleksową analizę 3-fazowej lub 1-fazowej sieci elektrycznej zasilającej obsługiwane węzły.
Sterowniki TECOMAT zapewniają jednocześnie archiwizację mierzonych wartości w
formie zapisu ich w pamięci flash umieszczonej na miniaturowej karcie SD.
Uzupełnieniem struktury jest program sterowania nadrzędnego i zarządzania
dyspozytorskiego SCADA Reliance, który pozwala na prowadzenie kompleksowej
"polityki" dystrybucji energii oraz racjonalizacji jej zużycia. Dobrym przykładem może
być zarządzanie dystrybucją ciepła i sterowanie indywidualnych, ale
zharmonizowanych we współdziałaniu węzłów wymiennikowych. Zastosowanie
sterowników TECOMAT pozwala na synchronizację rozruchów systemów
ciepłowniczych, ich stopniowanie i uruchomienia priorytetowe /szpitale, przedszkola,
szkoły.../ z centralnej dyspozytorni, a także planowanie obiegów zastępczych w okresie
remontów czy awarii oraz .... zdalne odłączanie dłużników lub redukcję parametrów
dostarczanego im czynnika. Sterowniki TECOMAT zapewniają dostęp operatorski do
Moduł C-IE-0100M
każdego węzła oraz wizualizację z dowolnego miejsca, w którym dostępna jest sieć
Internet. Budowa podstawowej struktury SMART Meteringu z kompleksową automatyzacją pracy węzłów
wymiennikowych w ramach całego systemu ciepłowniczego jest relatywnie beznakładowa, gdyż koszty
inwestycyjne związane z nowoczesną automatyzacją szybko zwracają się w wyniku oszczędności nakładów
przeznaczanych na działalność inkasencką i biurową oraz serwisową wymagającą zwiększonej obsady personalnej
w okresach rozruchu i wyłączenia systemu. Zaskakującym swą skutecznością jest skutek "uboczny" zastosowania
układów automatyki TECOMAT. Jako, że pozwalają one na indywidualną wizualizację zarówno bieżących,
chwilowych stanów odczytywanych wartości pomiarowych jak również na prezentację graficzną gromadzonych
danych historycznych, to ich odwzorowanie np. na domowym panelu lub odbiorniku TV, daje bieżącą kontrolę
zużycia energii i powodując jednocześnie reakcję użytkownika w formie odruchu oszczędnościowego. Liczniki
energii są montowane przeważnie w miejscach niewyeksoponowanych, a uświadomienie poziomu konsumpcji
energii jej użytkownikom przynosi pozytywne nawyki racjonalizacji jej zużycia.
Dostępne są także rozwiązania pozwalające na samodzielne
ingerowanie użytkownika w optymalizację zużycia energii bez
konieczności zgłębiania tajników automatyki i zasad jej
programowania /np. wspomniany Control4/. System odczytujący
stany liczników /a mogą być także odczyty bezprzewodowe/ generuje
własny "program telewizyjny", który może być "ustawiany" dokładnie
tak samo jak reguluje się telewizor. Tym sposobem, nawet mniej
doświadczony odbiorca może w bardzo łatwy sposób aktywnie
korzystać z dobrodziejstwa jakie niesie ze sobą połączenie idei SMART
Meteringu z rzeczywistym układem sterowania TECOMAT
pozwalającym na racjonalizację konsumpcji mediów, przyczynianie
się aktywne do ochrony środowiska i optymalizację gospodarowania
zasobami w strukturze SMART Grid. Sterownik TECOMAT Foxtrot jest
podatny na wymianę informacji z systemami inteligentnych sieci
energetycznych /SMART Grid Ready/. A to już tylko krok do realizacji
kolejnych etapów budowy inteligentnych miast w ramach koncepcji
SMART City niosącej ze sobą cechy globalnej odpowiedzialności przy
aktywnym zaspokajaniu lokalnych potrzeb indywidualnych
użytkowników.
SMART Metering
Peryferia
Rzeczywiste rozmieszczenie elementów układu sterowania powinno ściśle odpowiadać konfiguracji obiektów
technologicznych czy budowli infrastrukturalnych. Dotychczasowe układy automatyki bardzo często utrudniają
optymalizację topografii systemu przez brak możliwości rzeczywistego rozmieszczenia modułów peryferyjnych
adekwatnie do potrzeb sterowanych obiektów. Jakże często zachodzi obawa o wpływ długich przewodów
przesyłających sygnały z czujników pomiarowych np. temperatury, które z powodu wymuszonej centralizacji
sterowników są prowadzone na dystansach powodujących ich negatywny wpływ na wartości mierzonych
sygnałów. Wprawdzie istnieją metody kompensacji oddziaływań negatywnych, jednak podnoszą one koszty
rozwiązań i nie dają spodziewanych efektów w szerszym spektrum czynników zewnętrznych, np. wobec zakłóceń
elektromagnetycznych czy przepięć.
Transmisja sygnałów analogowych o wartościach użytecznych mogących ulegać zniekształceniom przez wpływ
otoczenia wymusza na projektantach stosowanie dodatkowych zabezpieczeń lub dublujących się układów
pomiarowych. Często mierzą one tą samą wielkość odmiennymi sposobami lub czujnikami o odmiennych
charakterystykach /np. w pomiarach temperatur stosowanie czujników rezystancyjnych i termistorowych, albo
stosowanie dodatkowych pomiarów dla kompensacji wpływu temperatury otoczenia na zmianę parametrów
torów transmisyjnych/. Tym sposobem możliwe jest filtrowanie wybranych zakłóceń lub częściowe
neutralizowanie wpływów środowiska. Sterowniki PLC od niektórych dostawców można rozbudowywać o
dodatkowe struktury komunikacyjne pozwalające na wyniesienie modułów obiektowych na dalsze odległości,
jednak w większości przypadków wymaga to nakładów na specjalne procesory sieciowe a czasem także i
przewody o wymuszonym kształcie opony zewnętrznej. Takie rozwiązania są też z reguły dość ułomne, gdyż
ograniczają rozpiętość połączeń przeważnie zaledwie do około 100mb. dystansu od sterownika PLC. Dalsze
przedłużanie np. o następne 100mb. wymaga kolejnych inwestycji we wzmacniacze pośredniczące, przy czym
efekt i tak jest niewielki w porównaniu z poniesionymi kosztami budowy takiej sieci. Standardowe rozwiązania
komunikacyjne zaimplementowane w każdej jednostce centralnej rodziny TECOMAT pozwalają na budowę
rozproszonej konfiguracji systemu automatyzacji obiektów infrastrukturalnych o rozpiętości nawet do 8001000mb dwuprzewodowej /skrętka/ magistrali sieciowej. System pozwala zatem na bezpośrednią obsługę
przestrzennych obiektów zapewniając komunikację sieciową pomiędzy odległymi modułami bez konieczności
stosowania dodatkowych wzmacniaczy pośredniczących. W przypadku potrzeby obsługi bardziej odległych
peryferiów do dyspozycji stoją łącza światłowodowe, których pojedyncze segmenty mogą przesyłać sygnały na
odległość do 1750mb. Rozwiązania bazujące na sterownikach TECOMAT dają użytkownikom pełen komfort
swobodnego montażu peryferiów sterownika w najdogodniejszych lokalizacjach w obrębie całej instalacji.
Program obsługi obiektu może być także wyjątkowo rozbudowany, gdyż wielkość pamięci w CPU TECOMAT jest
wielokrotnie /nawet kilkadziesięciokrotnie/ większa niż w innych kontrolerach dostępnych na rynku. System
automatyzacji bazujący na sterownikach TECOMAT pozwala na racjonalizację rozmieszczenia i bezpośrednie
posadowienie modułów w minimalnych odległościach od źródeł sygnałów lub załączanych odbiorników.
Moduły peryferyjne
Struktura systemu automatyki budynku
Jak zaprojektować i zbudować instalację elektryczną w domu, to pytanie, które stawia sobie każdy inwestor.
Najprostsza odpowiedź, to jak najtaniej. I tu zaczynają się „schody”. Niestety, większość hołduje jeszcze zasadzie,
żeby okablować cały dom przewodem 1,5mm2 bez względu na przeznaczenie odbioru, jako że odbiorniki domowe
z reguły nie stanowią obciążenia większego niż 2kW. To przecież wystarcza, a co najwyżej zróżnicowanie nastąpi w
skrzynce z bezpiecznikami /da się 10A tam gdzie pralka czy piecyk, a 6A tam gdzie żyrandole/. Instalacja z
pewnością zadziała, więc po co więcej. Dobrze, że świadomość inwestorów co do istoty decyzji o budowie
systemu automatyki systematycznie wzrasta. Już coraz częściej zaczynają zastanawiać się nad „pakowaniem
miedzi w żyrandole”, czyli nad celowością stosowania przewodów 1,5mm2 w obwodach oświetleniowych, których
moce przeważnie oscylują w granicach kilkudziesięciu do kilkuset Watów. Zmniejszenie przekrojów żył, to także
dużo łatwiejszy montaż lamp, które są coraz bardziej miniaturowe i często nie dają komfortu wprowadzenia
grubych kabli. Mniejsze przekroje kabli, to niższa cena. Kolejne pytania dotyczą już usprawnień, czyli rzeczywistych
systemów automatyki. Jeżeli budujemy, to dobrze byłoby, aby było to w miarę nowocześnie, a więc aby można
było skorzystać z racjonalizacji gospodarowania zasobami energetycznymi, zmniejszać koszty eksploatacji, a może
nawet zacząć samemu produkować prąd? I to jest to podstawowe pytanie o strukturę systemu automatyki. Do
tematu należy podejść z kalkulatorem i dokonać analizy kosztów inwestycyjnych i spodziewanych kosztów
eksploatacji. Już przy pierwszej przymiarce do widać, że automatyzacja bez „gadżetów” podnoszących prestiż nie
jest wcale taka droga. Znaczna redukcja ilości kabli, mniejsza rozdzielnia, możliwość wykorzystania wolnych par w
skrętkach instalacji Internetowej, domofonowej, alarmowej… itp., to już może w małym domu pokryć koszt
jednostki centralnej sterownika systemu automatyki. Dalej, to koszt aparatury natynkowej /wyłączniki/. Zamiast
„upiększania” ścian dużą ilością przełączników, można stosować wielofunkcyjne. Koszt sumaryczny jest bardzo
podobny, bo płaci się za „punkt”, czyli np. za oprawioną puszkę, których np. w zamian za aparat ośmioklawiszowy
trzeba zamontować co najmniej 4. Tak można wymieniać dalej. Ale zasadnicza różnica to kalkulowane
oszczędności, które są głównym celem budowy nowoczesnych instalacji.
A jak zdefiniować strukturę systemu”. Omówienia dokonamy na przykładzie wspomnianych urządzeń z rodziny
TECOMAT, którego konfiguracja jest nowoczesna i otwarta na wszelkie nowinki. Wystarczy wybrać dowolną
jednostkę centralną z serii TECOMAT Foxtrot i już baza rozwiązania jest gotowa. Nawet, jeżeli jest to dom
jednorodzinny, to i tak wystarczy najmniejsze CPU o symbolu CP-1004. Wszystko co potrzebne do konfiguracji
systemu jest już standardowo zaimplementowane. Do dyspozycji są dwie magistrale systemowe pozwalające na
rozmieszczenie modułów wykonawczych w dowolnej odległości od sterownika.
Struktura układu komunikacji sterownika z czujnikami, przełącznikami, elementami wykonawczymi i pulpitami
sygnalizacyjnymi oparta na zwykłej skrętce pozwala na swobodne kształtowanie topografii systemu.
Można wykorzystać obie magistrale jednocześnie lub tylko jedną z nich. Wybór należy do projektanta. Różnica jest
prosta. Moduły obiektowe, czyli wejścia, wyjścia dwustanowe, analogowe i specjalizowane, które łączy się do
skrętki CIB można montować na szynach 35mm, w puszkach podtynkowych lub bezpośrednio na listwach
zaciskowych. Te montowane na szynie 35mm mają obudowy w postaci pudełek prostopadłościennych, te
montowane w puszkach podtynkowych są w postaci cienkich pastylek, te montowane na listwach zaciskowych są
w formie podobnej do rolki plasteliny z wystającymi przewodami do przykręcenia bezpośrednio do zacisków
listew połączeniowych. Magistrala CIB jest dedykowana rozwiązaniom infrastrukturalnym o dużej ilości pomiarów
i regulacji, zatem można do niej dołączyć bogatą gamę aparatury obsługującej cały budynek. W skład systemu
wchodzą przyciski, przełączniki, czujniki i detektory o różnych formach wystroju, stosownie do potrzeb elegancji
wyglądu wewnętrznego pomieszczeń. "Pstryczki naścienne" mogą być jedno, dwu, cztero lub ośmioklawiszowe z
czujnikami ruchu, systemami rozpoznawania głosu, analizatorami składu powietrza, temperatury, natężenia
oświetlenia, itp. Do tego dochodzą elementy wykonawcze pozwalające na automatyzację regulacji
indywidulanych grzejników, kontrolę obecności, regulowanie oświetlenia żarowego i fluorescencyjnego, obsługę
żaluzji czy sterowanie pilotami. Rozmieszczenie elementów obsługowych i wykonawczych nie odgrywa żadnej roli
w konfiguracji systemu. Moduły łączone do magistrali systemowej TCL2 są głównie przeznaczone do obsługi
urządzeń technicznych, napędów, schodów ruchomych i urządzeń technicznych, ale także mogą być także
używane do kontroli instalacji wodociągowej, kotłowni, obsługi pomp ogrodowych, systemów HVACR, realizacji
scen świetlnych i innych podobnych zadań, które nie wymagają "eleganckiego wyglądu" aparatów, przez co mogą
być montowane w skrzynkach czy rozdzielniach elektroinstalacyjnych. Projektanci mają swobodę wyboru
rozwiązania, a jednostka centralna "widzi" dołączone aparaty w identyczny sposób, bez rozróżniania ich formy
budowy czy sposobu komunikacji. Moduły łączone do magistrali CIB mają jeszcze jedną, ale jakże ważną, cechę
związaną z funkcjami kontroli bezpieczeństwa instalacji elektrycznych. Otóż, każda "pastylka" modułów do puszek
podtynkowych posiada złącze miniaturowego czujnika temperatury. Służy on do nadzoru nad temperaturą
wewnątrz puszki rozgałęźnej,
Aparaty elektroinstalacyjne
co pozwala na zapobieganie
powstawaniu pożarów
powodowanych najczęściej
przez słabo kontaktujące
połączenia wewnątrz puszek.
To przecież jest główna
przyczyna pożarów
określanych mianem
"zwarcia w instalacji
elektrycznej", a kontrola
temperatury pozwala na
wyprzedzającą reakcję,
zwłaszcza po dłuższym
okresie eksploatacji
instalacji, gdy przewody
energetyczne tracą należyty
kontakt na skutek utleniania
materiału w miejscu ich
połączenia /najczęściej na tzw. "skętkę"/. A zatem, strukturę systemu definiuje się przez określenie potrzeb
funkcjonalnych i wskazanie rozmieszczenia wymaganych aparatów. Reszta, to tylko połączenie ich skrętką i
doprowadzenie zasilania w miejsca poboru energii przez odbiorniki. To tyle, jeżeli chodzi o pracę instalatora
urządzeń. Reszta, to zadanie dla programisty, który „ożywi” cały system zgodnie z wymogami inwestora. W tym
momencie jest zauważalna różnica pomiędzy systemami tradycyjnymi i objętymi kontrolą przez sterowniki. W
przypadku pierwszym, instalacja zadziała od razu po jej zbudowaniu. W przypadku drugim, efekt będzie widoczny
dopiero w kolejnym kroku jej budowy, a więc po uruchomieniu programu. O tym należy pamiętać.
Efektywność energetyczna
Jednym z przykładów aplikacji sterowników TECOMAT mogą być instalacje grzewcze integrujące różne źródła
pozyskiwania energii, przez co pozwalające na zoptymalizowanie kosztów ogrzewania. Klasyczna kotłownia w
budynku oparta jest o kocioł, w którym spalane jest paliwo, najczęściej węgiel, olej opałowy lub gaz. Sposobem na
poprawę efektywności energetycznej budynku jest dodanie kolejnych źródeł takich jak pompy ciepła lub kolektory
słoneczne. Integracja tych urządzeń w jeden wspólny system, to właśnie zadanie realizowane przez sterowniki
TECOMAT. Zapewniają one optymalizację kosztów pozyskiwania energii i racjonalne wykorzystanie ciepła
pochodzącego z rekuperacji. Jednocześnie pozwalają one na integrację domowych stacji pogodowych dla
precyzyjnego dostosowania parametrów czynnika grzewczego i oferują gromadzenie danych historycznych w
bardzo pojemnej pamięci dataloggera. Strukturę takiego systemu pokazuje rysunek, który jest jednocześnie
zrzutem z ekranu przykładowego sposobu wizualizacji obiektu rzeczywistego przez sieć Internet. Znakomitym
uzupełnieniem, a w zasadzie bazą informacji dla systemu automatyki jest zbiór danych pochodzących z audytu
energetycznego konkretnego obiektu.
Zawartość audytu energetycznego:
1. Obliczenia dokonane w ramach oceny budynku, które dotyczą zapotrzebowania energii, czyli teoretycznej
wielkości przewidywanego zużycia odniesionej do jednego roku. Ta wielkość stanowi obiektywną ocenę jakości
energetycznej budynku i może się różnić od pomierzonej ilości zużytej energii, która to wielkość zależy także od
sposobu użytkowania.
Zapotrzebowanie ciepła oblicza się zakładając normatywne warunki użytkowe, czyli:
• temperatury w pomieszczeniach ustalone w Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych jakim powinny
odpowiadać budynki ,
• najniekorzystniejsze temperatury zewnętrzne ustalone dla danej strefy klimatycznej w normie PN-82/B- 02403
„Temperatury obliczeniowe zewnętrzne”,
• średnie miesięczne temperatury zewnętrzne i wielkości promieniowania słonecznego dla poszczególnych
miesięcy - według średnich wieloletnich danych określonych dla najbliżej położonej stacji meteorologicznej,
• wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego według normy PN-B/83-03430 „Wentylacja w budynkach
mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.”
2. Obliczenia dotyczące zapotrzebowania energii, które obejmują:
• energię zużywaną na ogrzewanie i wentylację,
• energię zużywaną na przygotowanie ciepłej wody,
• energię zużywaną na chłodzenie (tam gdzie jest stosowane)
a w odniesieniu do budynków użyteczności publicznej także:
• energię na oświetlenie pomieszczeń.
3. Zapotrzebowanie energii oblicza się kolejno dla wielkości energii użytkowej (bezpośrednio wykorzystywanej),
wielkości energii końcowej (dostarczonej do budynku, uwzględniającej straty wynikające ze sprawności systemów
instalacyjnych) oraz wielkości energii pierwotnej (uwzględniającej straty przy wytwarzaniu i przesyle energii oraz
rodzaj nośnika energii).
4. Ocenę wielkości zapotrzebowania energii użytkowej na cele ogrzewania, wentylacji i chłodzenia, którą
dokonuje się metodą bilansową miesięczną wg normy PN-EN ISO 13790 :2008
5. Świadectwo energetyczne podaje dla ocenianego budynku lub lokalu wskaźnik EP, który stanowi syntezę
informacji o jakości energetycznej czyli o cechach, które wpływają na poziom zużycia energii w budynku czy
lokalu.
Wskaźnik EP wyraża wielkość rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną niezbędną do zaspokojenia
potrzeb związanych z użytkowaniem budynku, odniesioną do 1 m2 powierzchni użytkowej, podany w
kWh/m2/rok .Wskaźnik EP jest to ilościowa ocena zużycia energii. Uzyskane małe wartości wskazują na wysoką
efektywność i użytkowanie energii chroniące zasoby i środowisko.
W przypadku budynków nowych ma to istotne znaczenie, gdyż nowe Warunki Techniczne zakładają możliwość
spełnienia ich bądź na podstawie wartości U poszczególnych przegród bądź też właśnie na podstawie wartości EP.
Niestety wartość EP nie jest w jakikolwiek sposób wartością informacyjną dla osób nieznających się na kwestiach
efektywności energetycznej.
Świadectwo zawiera także wskaźnik EK, wyrażony w kWh/m2/rok,
który wyraża zapotrzebowanie na energię końcową dla ogrzewania
(ewentualnie chłodzenia), wentylacji i przygotowania ciepłej wody
użytkowej. Jest to ilość energii bilansowana na granicy budynku,
czyli ilość energii, która powinna być dostarczona do budynku, aby
zapewnić utrzymanie obliczeniowej temperatury wewnętrznej,
niezbędnej wentylacji i dostarczenie ciepłej wody użytkowej.
Wskaźnik EK jest miarą efektywności energetycznej budynku i jego
techniki instalacyjnej. Małe wartości EK sygnalizują niskie
zapotrzebowanie i tym samym wysoką efektywność.
6. Wartości porównawcze określa się w oparciu o dane geometryczne, które dotyczą budynku ocenianego
obliczając zawarte w „Warunkach Technicznych” maksymalną dopuszczalna wartość wskaźnika EP dla nowego
budynku.
7. Uzupełnieniem charakterystyki energetycznej budynku jest przedstawienie danych dotyczących przeznaczenia,
konstrukcji, powierzchni, kubatury, opisu instalacji zastosowanych w budynku, szczegółowych informacji dot.
obliczeniowej wartości zapotrzebowania na energię końcową w podziale na źródło energii oraz zapotrzebowania
na energię użytkową, końcową i pierwotną w podziale na ogrzewanie i wentylację, ciepłą wodę, urządzenia
pomocnicze, czy też oświetlenie wbudowane, wentylację mechaniczną i nawilżanie oraz chłodzenie.
Na podstawie tych danych możemy w prosty sposób zorientować się w kwestiach, który z elementów budynku
zużywa najwięcej energii – dzięki procentowemu przedstawieniu zapotrzebowania na energie pierwotną,
końcową i użytkową, wiemy, jakie elementy spośród ogrzewania i wentylacji, ciepłej wody użytkowej i urządzeń
pomocniczych są najbardziej energochłonne, względem całego budynku. Pozwala to podjąć decyzję o działaniach
zmierzających do ograniczenia zużycia energii.
8. Dodatkowe informacje, które odgrywają istotną rolę w dalszej eksploatacji jak również w planowanych dalszych
modernizacjach, zwłaszcza w zakresie możliwości zmniejszenia zapotrzebowania na energię końcowa, czyli tą
potencjalną wartość energii, zużywaną w trakcie normalnej eksploatacji budynku. Informacje zawarte w
świadectwie audytu energetycznego winny być wytycznymi i kierunkami działań eksploatacyjnych zarówno w
kwestiach osłony budynku, czyli przegród i okien i drzwi jak również w ramach instalacji grzewczych, chłodzących i
wentylacji. Odpowiednio przedstawione dane i sugerowane działania mogą być uwzględnione w oprogramowaniu
systemu sterowania i w znaczący sposób mogą pomóc obniżyć poziom zużycia energii przez budynek.
Korzyści
Korzyści niesione przez rozwiązania inteligentnego budynku można wymieniać długo. Do najważniejszych nalezą
te, które związane są z postępem technologicznym i możliwością realizacji algorytmów indywidualnie
optymalizujących wpływ obiektu na środowisko i redukujących koszty jego eksploatacji.
Zasadnicze obszary odnoszonych korzyści definiują poniższe określenia:
Sektor publiczny ma jako pierwszy dostosować się do dyrektywy Komisji Europejskiej w sprawie
energooszczędności budynków. Sprawa "inteligencji" jest drugoplanowa, chyba ze prowadzi do
energooszczędności, która jest jednym z głównych priorytetów UE.
Opłaty za ogrzewanie są najbardziej obciążające w budżecie. Każda forma automatyzacji prowadząca do
zmniejszenia udziału tych obciążeń jest wyraźnie zauważana w kosztach utrzymania obiektów.
Przepisy Ustawy o efektywności energetycznej z dnia 15. kwietnia 2011 szczególnie dotyczą budynków
użyteczności publicznej /szkoły, przedszkola, kina, obiekty sportowe, lodowiska, kościoły, sądy, biblioteki, domy
opieki, szpitale, business parki.../, których zużycie energii powinno być zredukowane do poziomu około
50kWh/m2rok. Dla przedsiębiorstw o poborze energii w poprzednim roku co najmniej 50GWh. szacuje się, że
dzisiejsze zużycie a tego typu obiektach jest około 5-10razy wyższe.
Bardzo ważną jest nowoczesna technologia diagnostyczna wykrywania błędów systemów HVACR. Dzięki
ostrzeżeniom przedusterkowym w klimatyzatorach, bojlerach, wieżach chłodniczych, systemach wody lodowej,
oraz zwykłych rekuperatorach i pompach ciepła uzyskuje się zwiększenie stabilności nakładów, które w
przypadkach niespodziewanych usterek tych systemów są wysokie.
Wprawdzie inwestorzy jeszcze do dzisiaj łatwiej wydają pieniądze na drogie wyposażenie tzw. "złote klamki i
kryształowe wanny" niż na automatykę racjonalizującą koszty, ale ten trend się zmienia wraz ze zmianami
przepisów i cen energii.
Bardzo ważnym jest wykorzystanie automatyki w budynkach o dużej dynamice użytkowania w ciągu doby
/imprezy masowe, szkoły, uczelnie, sale obrad.../, których zapotrzebowanie energetyczne jest bardzo zależne od
ich wykorzystania. Tu są duże możliwości oszczędności.
Nowe obiekty typu stadiony, lotniska, dworce, nowe placówki służby zdrowia, sklepy wielkopowierzchniowe
powinny z założeń być już wyposażane w inteligentne systemy zarządzania.
Rewitalizacja budynków jest okazją do zweryfikowania ich stanu audytem energetycznym i objęcia całości
kompleksowym nadzorem zarządzania i automatyzacji BMS
Automatyzacja budynku i komunikacja z zewnętrznymi bazami wiedzy daje możliwość stałej weryfikacji
skuteczności wykorzystywanych instalacji na poziomie niezależnym od wybranych rozwiązań. System może być na
bieżąco dostosowywany zdalnie do zmian wynikających z postępu technologicznego i stawianych wymagań
eksploatacyjnych. System automatyki może także w znakomitym stopniu wspierać a nawet wyręczać użytkownika
w procesach planowania obciążeń energetycznych dla efektywnego wykorzystania taryf i obliczania kosztów
eksploatacji.
Systemy BMS są nie tylko rozwiązaniami podnoszącymi komfort i bezpieczeństwo użytkowników. Dają realne i
bardzo wymierne korzyści ekonomiczne przy znacznym zwiększeniu funkcjonalności obiektów i podniesieniu
prestiżu ich właścicieli. Są one także, a może nawet przede wszystkim, narzędziem prawidłowego gospodarowania
i zarządzania obiektami infrastrukturalnymi zarówno publicznymi jak i halami produkcyjnymi i budynkami
gospodarczymi.
Wykorzystanie systemów BMS w obiektach produkcji rolnej powinno być objęte szczególną troską, gdyż możliwe
do wykorzystania zasoby energetyczne w zakresie produkcji spożywczej są największym potencjałem w naszym
kraju. Branża przetwórcza GreenLife związana z wytwarzaniem żywności i produkcją energii odnawialnej, to
największe pole do popisu dla nowoczesnych systemów automatyzacji.
Budynki objęte systemem automatyki zapewniają ludziom lepsze warunki do pracy, wypoczynku, przebywania w
nich i życia.
Inteligentne budynki charakteryzuje możliwość adaptowalności wynikającej z postępu technologicznego i zmian
potrzeb użytkowników.
To już nie jest epoka załączania świateł czy ich ściemniania przez systemy przekaźnikowe lub moduły logiczne.
Systemy stosowane w rozwiązaniach BMS podejmują funkcje analizy potrzeb i dynamicznego dostosowania
formuł eksploatacji obiektów dla zapewnienia komfortu, zagwarantowania bezpieczeństwa i optymalizacji
kosztów przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego stopnia indywidualizacji potrzeb użytkowników. To zmiana
jakościowa w porównaniu z rozwiązaniami bazującymi na jednostkowych regulatorach czy układach opisywanych
prostymi zależnościami logiki drabinkowej.
Upowszechnienie wiedzy o BMS wśród projektantów, inwestorów i użytkowników jest istotne dla osiągnięcia
znaczącego postępu w realizacji postępu cywilizacyjnego w zgodzie z wymogami dbałości o środowisko
Kompleksowe zarządzanie obiektem infrastrukturalnym daje możliwość korzystania z "Białych certyfikatów", czyli
instrumentów finansowych wspierających udokumentowaną oszczędność energii elektrycznej.
Ciągłe zainteresowanie redukcją kosztów utrzymania budynku przy zwiększeniu jego funkcjonalności i
podniesieniu standardu jego wykorzystania.
Jednym z priorytetów jest rozproszone wytwarzanie energii elektrycznej, czyli jej produkcja na potrzeby własne
gospodarstwa lub nawet na sprzedaż przez zintegrowane systemy wykorzystujące siły natury /wiatraki, panele
PV/, przetwarzające energię gazów /kogeneratory/, wytwarzające prąd przez systemy ogrzewania
/mikrogeneratory parowe/, czy inne jak np. ogniwa paliwowe.
Szacuje się, że racjonalizacja gospodarowania zasobami infrastrukturalnymi może przynosić oszczędności w
wymiarze około 35%. Oczywiście, jest to zależne od funkcji i obciążenia obiektów. Tym niemniej, kwoty
bezwzględne korzyści ekonomicznych wyrażane wartościami bezwzględnymi jednoznacznie wskazują na
konieczność stosowania wszelkich systemów racjonalizujących budowę i optymalizujących korzystanie z obiektów
budowlanych. Potencjał oszczędności jest tu znacznie większy niż w rozwoju technologii przemysłowych.
Korzyści stosowania BMS można ocenić zgodnie z normą EN 15232 dotyczącą wpływu systemu automatyki na
efektywność energetyczną budynku.
Diagnostyka przedusterkowa, dostęp do instrukcji obsługi, zamawianie materiałów eksploatacyjnych przez
Internet, redukcja kosztów napraw, wydłużenie życia prawidłowo eksploatowanych urządzeń, to także elementy
nowoczesnego systemu automatyzacji, które „dokładają swoją cegiełkę” do racjonalizacji eksploatacji budynków i
redukcji ponoszonych nakładów
Renowacja energetyczna obiektów historycznych to duże pole do popisu. Koszty utrzymania obiektów
historycznych, zgromadzonych w nim dzieł, zabytków oraz bezcennych pamiątek są poważnym obciążeniem
budżetowym. Każda forma racjonalizacji w tym zakresie, to także wymierne korzyści finansowe.
Korzystanie z zewnętrznych baz wiedzy jest kolejnym „krokiem milowym” w pozwalającym na optymalizację
kosztów. Możliwa staje się gra rynkowa na poziomie lokalnego systemu automatyki, który podejmuje decyzje na
podstawie zewnętrznych danych /np. bieżących cen nośników energii, kursów przeliczeniowych czy algorytmów
optymalizacyjnych w trybie wirtualnego inżynieringu/, których aplikacja w danym momencie jest najbardziej
korzystna dla użytkownika.
Audyt energetyczny jest główną formą i sposobem podniesienia świadomości użytkownika o posiadanej substancji
infrastrukturalnej. Przeprowadzenie audytu w znacznym stopniu wpływa na określenie poziomu wymagań
stawianych racjonalizacji gospodarowania zasobami energetycznymi.
Prestiż, komfort, wygoda, dbałość o środowisko
Podniesienie prestiżu, to najbardziej niewymierna korzyść dla inwestora. Tym
niemniej, jest to satysfakcja, która jest brana przez wielu pod uwagę.
Dostępne rozwiązania są nie tylko w pełni przydatne dla zwiększenia
komfortu i obniżenia kosztów użytkowania budynków. Oferowane aparaty są
także ładne, a coraz częściej wręcz eleganckie, przy czym ich formy i sposoby
obsługi mogą także daleko wybiegać poza realizację zadań wynikających z
obsługi urządzeń systemu. Wystarczy spojrzeć na pulpity obsługi dostępne w
wykonaniu SMART Mirror. Stanowią one jednocześnie zwykłe codzienne
wyposażenie pomocnicze, bez którego nikt już nie potrafi się obejść. Są
zawsze pod ręką i mogą jednocześnie służyć do wielu celów. Nie rzucają się w
oczy, ale za to mogą być głównym punktem koncentracji informacji.
Czas spędzany przed lustrem może być dodatkowo wykorzystany na pozyskiwanie informacji, planowanie i
podejmowanie decyzji.
Innym przykładem wpływającym na
prestiż i jednocześnie na funkcjonalność
całego rozwiązania jest wykorzystanie
nowoczesnych urządzeń multimedialnych
typu iPhone, iPod, iPad czy generalnie
tabletów PDA. Te, wygodne w obsłudze
urządzenia codziennego użytku, bez
których nie potrafimy się już obejść, są
coraz śmielej stosowane do komunikacji z
systemami automatyki. Program iRydium
mobile pozwala na łatwą konfigurację
indywidualnych procedur i implementację
ich wraz z elegancką grafiką. Tym
sposobem, systemy sterowania obiektami
infrastrukturalnymi mogą wspierać
indywidualizację różnych potrzeb
związanych z wymogami osób korzystających z wyposażenia oraz pomagać w obsłudze chorych i
niepełnosprawnych czy korzystających z wyposażenia rekreacyjnego. A jeżeli w zaimplementowanym rozwiązaniu
jest możliwość obsługi sprzętu świadczącego o wysokim statusie właściciela, to satysfakcja jest gwarantowana.
Zobacz także http://www.controlyourhouse.pl
http://cudaswiata.files.wordpress.com/2009/08/
school-of-art-design-and-media.jpg
Opracowanie na potrzeby BTC Korporacja. Prawa autorskie zastrzeżone®.

Podobne dokumenty

EMEA SMART House

EMEA SMART House uosobieniem tej idei były systemy IBS (Intelligent Building Systems) stanowiące pierwsze „jaskółki” wyposażenia sterowniczego budynków. To były czasy automatów oświetleniowych, zegarów sterujących ...

Bardziej szczegółowo