Integracja systemów automatyki i bezpieczeństwa budynków na poziomie obiektowym z wykorzystaniem platformy GE Proficy ifix

Transkrypt

1 Integracja systemów automatyki i bezpieczeństwa budynków na poziomie obiektowym z wykorzystaniem platformy GE Proficy ifix mgr inż. Paweł Kwasnowski dr inż. Grzegorz Hayduk

2 Wstęp Kilka słów o prelegencie Standardy komunikacji w systemach automatyki budynków Integracja różnych funkcjonalności w ramach jednego standardu komunikacji Przykłady nowej rodziny sterowników ibase Przykład zastosowania 2

3 Kilka słów o prelegencie Wykładowca AGH WEIiE z 34 letnim stażem Współzałożyciel firmy ZDANIA typu spin-out Współzałożyciel i przewodniczący Grupy Inteligentnego Budownictwa ( ) Współtwórca koncepcji systemów automatyki i zarządzania obiektów III Kampusu Uniwersytetu Jagiellońskiego Ekspert Polskiego Komitetu Normalizacyjnego w KT nr 173 (Systemy elektroniczne w budynkach) Delegat PKN do Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego w TC 247 (Standardy transmisji danych w systemach automatyki budynków) Kierownik wielu projektów badawczo-rozwojowych i wdrożeń przemysłowych, w tym projektów badawczych Unii Europejskiej w ramach 6 Programu Ramowego 3

4 Tezy prezentacji Systemy automatyki budynków mogą być realizowane na bazie standardowych protokołów komunikacyjnych i mogą integrować w sobie w jednolitym systemie wiele funkcjonalności, w tym także funkcjonalności z obszaru systemów bezpieczeństwa Rozwiązania takie są korzystne ekonomicznie na etapie inwestycji oraz eksploatacji, a także zwiększają niezawodność systemów 4

5 Klasyka instalacji niskoprądowych System sygnalizacji pożaru wraz z oddymianiem, obsługą klap pożarowych, system gaszenia System alarmu głosowego System sygnalizacji włamania i napadu System kontroli dostępu System monitoringu CCTV System sterowania wentylacją, klimatyzacją, ogrzewaniem, wilgotnością (komfortem cieplnym) Sterowanie dystrybucją energii cieplnej i chłodniczej Sterowanie oświetleniem (użytkowe, administracyjne, nocne, ewakuacyjne, ) i żaluzjami Sterowanie dystrybucją energii elektrycznej Systemy audiowiozualne... Systemy monitoringu instalacji technologicznych Systemy monitoringu i zdalnego odczytu zużycia mediów 5

6 Klasyka instalacji niskoprądowych??? Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB 6

7 Klasyka instalacji niskoprądowych firmowe systemy zamknięte Linie dozorowe lub komunikacyjne Koncentrator Centralka Czujniki i elementy wykonawcze Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB 7

8 Klasyka instalacji niskoprądowych firmowe systemy zamknięte Linie dozorowe lub komunikacyjne 3A 2A Koncentrator 10B 1A Czujniki i elementy wykonawcze systemu A Centralka systemu A Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB Centralka systemu B 8

9 Integracja systemów na poziomie obiektowym przez magistralę Jednolita magistrala komunikacyjna 1A 2A 3A 10B Czujniki i elementy wykonawcze systemu A Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB Czujniki i elementy wykonawcze systemu B 9

10 Standardy w automatyce budynków 10

11 Standaryzacja w systemach automatyki budynków Norma Opis Protokół PN EN ISO Data Communication Protocol BACnet PN EN ISO Control Network Protocol (CNP) LonWorks PN EN ISO Home and Building Electronic System KNX/EIB 11

12 Protokoły definiują: Sygnały elektryczne Adresowanie Dostęp do sieci Kontrolę błędów Kontrolę przepływu danych Format przesyłanych wiadomości Usługi sieciowe 12

13 Protokoły zmieniają koncepcję systemów Systemy z rozproszonymi I/O ale dalej centralki przetwarzają dane Systemy bazujące na inteligentnych czujnikach i elementach wykonawczych Systemy bazujące na centralkach 13

14 Technologie z magistralą transmisji danych (systemy DCS) Węzeł sieci Narzędzie do konfiguracji i zarządzania Węzeł sieci posiada zdolność: 1. Lokalnego przetwarzania danych 2. Wymiany danych z innymi węzłami Magistrala transmisji danych Nośnik transmisji 14

15 Technologie z magistralą transmisji danych trzecia generacja systemów automatyki 1. Sterowniki centralne (CRPD) 2. Sterowniki z rozproszonymi We/Wy 3. Sterowniki z rozproszonym przetwarzaniem System oparty na urządzeniach z inteligencją pracujących w sieci Nie ma potrzeby centralnego procesora Inteligencja w pełni rozproszona Całkowicie wyeliminowane znaczenie awarii pojedynczego punktu na pracę całości systemu Obsługa serwisowa nie ograniczona tylko do sprzętu. 15

16 Korzyści wynikające ze stosowania standardowego protokołu Jedna stacja operatorska lub serwer danych dla wszystkich systemów Łatwość rozbudowy Możliwość integracji wszystkich funkcji automatyki budynkowej Zdolność do współdziałania różnych urządzeń - wymiana danych - zarządzanie alarmami i zdarzeniami - tworzenie trendów - harmonogramy - zdalne zarządzanie siecią i urządzeniami 16

17 Ewolucje w systemach komputerowych i systemach sterowania Main frame Minikomputery Sieć komputerowa Sterowanie scentralizowane PLC / DDC / IPC Sieć sterująca 17

18 Relacja pomiędzy systemami zasilania i systemami sterowania stan dotychczasowy Zasilanie Odbiory Aparatura rozdzielcza Sygnały sterujące obiektowe Aparatura sterownicza Centralna szafa zasilania i sterowania 18

19 Relacja pomiędzy systemami zasilania i systemami sterowania stan dotychczasowy Zasilanie Odbiory Sygnały sterujące obiektowe Aparatura rozdzielcza Centralna szafa zasilania i sterowania Aparatura sterownicza 19

20 Rozproszenie sterowania powoduje ewolucję w systemach zasilania Aparatura rozdzielcza Aparatura rozdzielcza Aparatura sterownicz a Lokalna szafka zasilania i sterowania Aparatura sterownicz a Lokalna szafka zasilania i sterowania 20

21 Rozproszenie sterowania powoduje ewolucję w systemach zasilania Aparatura rozdzielcza Aparatura rozdzielcza Aparatura sterownicz a Lokalna sieć sterowania Aparatura sterownicz a Lokalna szafka zasilania i sterowania Lokalna szafka zasilania i sterowania 21

22 Krok następny rozproszenie sterowania i zasilania odbiorników lokalnych Uproszczenie rozdzielni piętrowych i znaczna redukcja okablowania Aparatura rozdzielcza Lokalne odbiorniki Aparatura rozdzielcza Aparatura Lokalne sygnały sterownicz sterujące a Lokalna sieć sterowania Aparatura sterownicz a Lokalny sterownik z obwodem łączników mocy Lokalny sterownik z obwodem łączników mocy 22

23 Przykład wdrożenia nowych relacji w rozproszonych układach sterowania i zasilania w rodzinie sterowników ibase (ZDANIA) Urządzenia do montażu w przestrzeni sufitu podwieszonego Lokalna dystrybucja energii do elementów wykonawczych

24 Sterownik oświetlenia ibase-irc Złącza lokalnych wejść/wyjść Złącze obwodu zasilania Złącze obwodu nr 1 Złącze obwodu nr 2 Złącza lokalnych wejść/wyjść

25 ibase-irc Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

26 Sterownik klimakonwektora ibase-fcu

27 ibase-fcu Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

28 ibase-fcu-2 Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

29 Sterownik wentylacji ibase-vc

30 ibase-vc Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

31 Sterownik nawilżaczy ibase-xio

32 ibase-xio Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

33 Sterownik kontroli dostępu ibase- SKD

34 ibase-skd Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych

35 ibase - Zadajniki i interfejsy użytkownika Programowalny, wielofunkcyjny panel dotykowy Panel sterownika klimakonwektora wersje: - z przyciskami, - dotykowy, - z pilotem IR

36 Rozproszony system zasilania i sterowania Integracja pozioma (obiektowa) wielu funkcjonalności w ramach jednej sieci sterowania Zasilanie sterowników i urządzeń wykonawczych Kontrola dostępu SSWiN Sterowanie nawilżaczami Sterowanie VAV SSWiN CO2, dp Sterowanie oświetleniem SSWiN Lokalna sieć sterowania

37 Budynek Laboratoryjno- Dydaktyczny Instytutu Zoologii UJ

38 Automatyka budynku IZ w liczbach 550 pomieszczeń, z czego 460 objętych automatyką 1090 urządzeń z interfejsem LonWorks, 25 magistral TP/FT-10, po 1-ej TP/FT-1250 i IP central wentylacyjno-klimatyzacyjnych > 80 zmiennych z każdej centrali w systemie nadrzędnym ok 30 modeli urządzeń + moduły wejść/wyjść central wk zmiennych w systemie nadrzędnym ponad 1500 zmiennych harmonogramowanych w 30 typach harmonogramów

39 Podsystemy funkcjonalne budynku Automatyka pomieszczeniowa (obecność, oświetlenie, wentylacja) Oświetlenie administracyjne i zewnętrzne Wentylacja ogólna i indywidualna (VAV) Kontrola dostępu i SWiN (Sygnalizacja Włamania i Napadu) SAP (Sygnalizacja i Automatyka Pożarowa) Monitoring pozostałej infrastruktury technicznej w tym monitoring zużycia energii elektrycznej

40 Integracja System automatyki oparty wyłącznie na technologii LonWorks brak dodatkowych protokołów, bram, koncentratorów, konwerterów protokołów Integracja funkcjonalności pomiędzy podsystemami czujka ruchu kontrola obecności (i alarmowanie), sterowanie oświetleniem, klimatyzatorem, sygnalizacja włamania i napadu pomiary wilgotności w pomieszczeniach i na zewnątrz oddziałują na nawilżacze i chłodnice central w-k (osuszanie) pomiary temperatur wewnątrz pomieszczeń i temp. zewnętrznej sterowanie klimatyzacją i wentylacją pomiar natężenia światła zewnętrznego sterowanie oświetleniem

41 System nadrzędny Przemysłowy system SCADA GE ifix Proficy elastyczny, o dużych możliwościach rozbudowy=spełnienia wymagań Użytkownika System nadrzędny zawiera: 234 ekranów wizualizacji 19 okien dialogowych zmiennych ponad 1500 zmiennych harmonogramowanych w 30 typach harmonogramów Komunikacja system automatyki: NLOPCTE IP-852 rutery system SAP: własne oprogr. kom. porty szeregowe central ppoż.

42 Automatyka pomieszczeń Obecność: monitoring, symulacja obecności, uzbrajanie systemu: kontrola nieuprawnionej obecności Monitoring linii sabotażowej czujek ruchu Sterowanie oświetleniem dwustanowym i regulowanym Monitoring temperatury stężenia CO 2 wilgotności różnicy ciśnień

43 Automatyka pomieszczeń Obecność: monitoring, wymuszanie, zazbrajanie: kontrola nieuprawnionej obecności Monitoring linii sabotażowej czujek ruchu Sterowanie oświetleniem dwustanowym i regulowanym Monitoring temperatury stężenia CO 2 wilgotności różnicy ciśnień

44 Wentylacja i klimatyzacja Sterowanie dystrybucją chłodu i ciepła automatyka węzła chłodu i węzła ciepła... dla central wentylacji i klimatyzacji ogólnej oraz dla 40 central pomieszczeń badawczych (razem 68 central) wentylacja VAV, sterowanie nawilżaniem, układy wentylacji rezerwowanej (1-1, 2-1 i 4-1), tryb ekonomiczny VAV i (nocny) centrali.

45 Węzeł chłodu z chłodniami

46 Wentylacja pomieszczeniowa VAV Typy regulacji: S-W praca według obciążenia pomieszczeń (tryb ekonomiczny/nocny) S-CO 2 utrzymanie stężenia CO 2 S-T utrzymanie w pomieszczeniach temperatury nawiewu, S-D bilansowanie odpływów powietrza: dygestoriów, odciągów miejscowych, okapów, szafek laboratoryjnych mieszane, np. S-DCO 2

47 Wentylacja pomieszczeniowa VAV Typy regulacji: S-W praca według obciążenia pomieszczeń (tryb ekonomiczny/nocny) S-CO 2 utrzymanie stężenia CO 2 S-T utrzymanie w pomieszczeniach temperatury nawiewu, S-D bilansowanie odpływów powietrza: dygestoriów, odciągów miejscowych, okapów, szafek laboratoryjnych mieszane, np. S-DCO 2

48 Wentylacja i klimatyzacja filtr powietrza wrzut wywiew wymiennik krzyżowy nagrzewnice i chłodnica wyrzu t nawiew

49 System Alarmowania Pożarowego Monitoring czujek dymu, temperatury, zamontowanych jako czujki podsufitowe, międzystropowe i kanałowe klapy pożarowe, sygnalizatory akustyczne, Własne oprogramowanie komunikacyjne obsługujące wiele central pożarowych Aritech w budynku zastosowano dwie centrale

50 Alarmowanie pożarowe

51 Dziękuję za uwagę Szczegółową specyfikację nowej rodziny sterowników można znaleźć w materiałach Seminarium