Inteligentny Kampus Uniwersytetu Jagiellońskiego oparty na nadrzędnym systemie Proficy HMI/SCADA ifix 4.5

Transkrypt

1 Inteligentny Kampus Uniwersytetu Jagiellońskiego oparty na nadrzędnym systemie Proficy HMI/SCADA ifix 4.5 Artur Zabawa zacji i sterowania Proficy HMI/SCADA ifix 4.5, m.in. dla dwóch nowych budynków naukowo-dydaktycznych Wydziału Matematyki i Informatyki oraz Wydziału Zarządzania i Komunikacji Społecznej. WMiI jest użytkowany od września bieżącego roku, natomiast oddanie do użytkowania gmachu WZiKS planowane jest na początkek 2009 r. Generalnymi dostawcami rozwiązań automatyki były firmy ZSK Sp. z o.o., jako generalny dostawca systemów niskoprądowych, ZDANIA Sp. z o.o., jako dostawca i integrator systemów automatyki pomieszczeń, monitoringu mediów i BMS, oraz ELSTER SC jako projektant systemów wentylacji i algorytmu dla sterowników central klimatyzacyjno-wentylacyjnych. Istotnym elementem wdrożenia oraz eksploatacji systemu BMS jest działające z ramienia użytkownika Biuro Administracyjne Kampusu lecia Odnowienia UJ. Duża wiedza pracowników tego działu, doświadczenia zdobyte podczas eksploatacji kolejnych budynków Kampusu oraz pełne zaangażowanie podczas uruchamiania kolejnych obiektów pozwala tworzyć systemy w pełni zaspakajające wymagania i potrzeby użytkownika. Proficy HMI/SCADA ifix w wersji 4.5 to nowoczesne narzędzie, umożliwiające wizualizację nawet najbardziej skomplikowanych procesów. Elastyczność oprogramowania pozwala dopasować rozwiązanie do wymagań stawianych nawet przez najbardziej zaawansowane projekty, co w pełni zostało potwierdzone przy pracach wykonywanych w nowej siedzibie Uniwersytetu Jagiellońskiego. Projekt przewiduje do końca 2015 r. zebranie wszystkich rozproszonych wydziałów Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie-Pychowicach, niedaleko Krakowskiego Parku Technologicznego oraz Krakowskiej Specjalnej Strefy Ekonomicznej. Pozwoli to stworzyć synergię pomiędzy firmami a uczelnią wyższą kształcącą przyszłą kadrę pracowników. Rys. 2. Projekt Kampusu im. 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie-Pychowicach Rys. 1. System nadrzędny sterowania Kampusem opracowany przy wykorzystaniu Proficy HMI/SCADA ifix 4.5 Projekt budowy Kampusu im. 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego jest w trakcie realizacji, jednak już można pochwalić się pierwszymi sukcesami. W bieżącym roku zostały zaprojektowane i wdrożone systemy BMS (Building Management System), na bazie oprogramowania do wizuali- Funkcje automatyki Funkcje automatyki i systemu nadrzędnego w obu budynkach są bardzo podobne. Zostały zaprojektowane i wykonane na bazie technologii LonWorks z zastosowaniem nadrzędnego oprogramowania ifix 4.5. Dane z systemu udostępniane są jednym łączem komunikacyjnym w sieci składającej się z 21 magistral TP-FT10 połączonych w strukturę hierarchiczną routerami magistrale obiektowe połączone są przez routery do szybkiej magistrali szkieletowej TP-XF1250, a ta kolejnym routerem poprzez łącze ethernetowe, częściowo światłowodowe, trafia do stacji nadrzędnej BMS. Systemy BMS dla obu budynków obejmują następujące podsystemy funkcjonalne: l wentylacji i klimatyzacji (centrale nawiewno-wywiewne); l automatyki pomieszczeń (oświetlenie w pomieszczeniach, obecność, ustawianie stanu uzbrojenia pomieszczenia, podgląd temperatury oraz obsługa klimakonwektorów); l oświetlenia administracyjnego (podstawowego i nocnego) na korytarzach i klatkach schodowych (z możliwością nadrzędnego włączania lub wyłączania, bądź przełączania w sterowanie lokalne z wyłącznika naściennego w przypadku kory- 100 Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r.

2 tarzy oraz sterowania automatycznego w zależności od sygnału czujki ruchu i/lub czujki zmierzchu w przypadku klatek schodowych); l kontroli dostępu (pomieszczenia, korytarze, wejście główne i brama garażowa); l sygnalizacji pożarowej (optycznych oraz temperaturowych czujek pożarowych, ręcznych przycisków ostrzegawczych ROP). Oprócz powyższych funkcji, związanych bezpośrednio z podsystemami automatyki, system BMS obsługuje również: l harmonogramy czasowe definiowane przez użytkownika (np. sterowania trybem oszczędnym central klimatyzacyjnych, oświetleniem administracyjnym, trybem wejścia głównego itp.); l ustawianie i odczyt w zdefiniowanych grupach zmiennych (np. ustawiania temperatur zadanych dla całego piętra lub dowolnie wybranej grupy pomieszczeń, wyświetlenia stanu obecności i uzbrojenia pomieszczeń dla całego budynku itp.); l monitoring rozdzielni elektrycznych, liczników energii, analizatorów parametrów zasilania w energię elektryczną. reklama System nadrzędny Możliwość monitorowania i kontroli całego obiektu w jednym centralnym punkcie jest ogromną zaletą systemów sterowania. Zbieranie informacji w czasie rzeczywistym oraz rozdysponowanie ich do pozostałych elementów systemu daje niemal natychmiastowy podgląd sytuacji występujących w obiekcie. System nadrzędny posiada: l 536 urządzeń LonWorks (sterowniki) podłączonych do 21 magistral; l 544 pomieszczenia objęte automatyką; l 19 central klimatyzacyjno-wentylacyjnych, sterowanie podwójnym agregatem chłodu oraz sterowanie ogrzewaniem podjazdu garażu; l kontrolę dostępu (karty zbliżeniowe) w pomieszczeniach, wejściach do budynku oraz przejściach ewakuacyjnych, obejmującą również szlabany wjazdowe na parking i bramę garażową; l 6724 bloki ifixowe, w tym: 1475 bloków obsługujących centrale klimatyzacyjne, 2800 bloków obsługujących automatykę w pomieszczeniach i salach, 191 bloków obsługujących oświetlenie administracyjne i nocne na korytarzach i klatkach schodowych, 1177 bloków obsługujących SAP (system sygnalizacji i alarmowania pożarowego), 480 bloków obsługujących sterowniki kontroli dostępu, pozostałe bloki obsługują liczniki energii, analizatory energii, czujkę zmierzchową, odkurzacz centralny, kurtynę powietrzną nad wejściem głównym, monitoring styków w rozdzielniach oraz obsługę alarmowania (liczniki alarmów oraz alarmowa sygnalizacja dźwiękowa); l 198 okien obiektowych (automatyka przedstawiona na rzutach budynku, na schematach technologicznych central wentylacyjnych oraz w postaci tabelarycznej np. liczniki energii); l 13 okien paneli sterujących (każde okno obsługuje inną funkcję budynku) wywoływanych z okien obiektowych; l 5 okien menu. Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r. 101

3 Rys. 3. Pasek informacyjny ekranu z nazwą podsystemu oraz lokalizacją wyświetlanego rzutu Automatyka pomieszczeń Wydział Matematyki i Informatyki posiada m 2 powierzchni użytkowej, natomiast Wydział Zarządzania i Komunikacji Społecznej to aż m 2. Poruszanie się po labiryncie wirtualnych pomieszczeń i poprawne odczytywanie informacji zostało usprawnione poprzez zastosowanie podziału ekranu synoptycznego wizualizacji na paski menu głównego oraz część, w której pokazywane jest jedno z okien obiektowych. Pasek menu głównego jest zawsze widoczny i zawiera m.in. tabelę pokazującą trzy ostatnie alarmy. Z tej tabeli można również bezpośrednio przejść do ekranu zawierającego alarmowany element. Natomiast każde z okien obiektowych zawiera belkę tytułową informującą o wyświetlanym podsystemie oraz w sposób tekstowy i graficzny informuje o przedstawianej lokalizacji (np. 1 piętro, część B ) (rys. 3). Wizualizacja podsystemu automatyki pomieszczeń obejmuje: uzbrajanie pomieszczeń, monitoring aktualnego stanu wykrycia obecności w pomieszczeniach wraz z informacją o tym, czy obecność jest uprawniona, czy wystąpiła w chwili, gdy pomieszczenie jest uzbrojone, oraz monitoring stanu linii antysabotażowej czujek ruchu. Powyższe informacje pokazywane są w postaci kolorów wypełnienia i obrysu poszczególnych pomieszczeń. Oprócz tego monitorowane są stany załączenia oświetlenia podstawowego i regulowanego (przedstawione w postaci odpowiednich ikon) oraz zapewniona jest obsługa lokalnych klimakonwektorów. W celu jednoznacznej prezentacji wszystkich powyższych informacji każde pomieszczenie może zostać przedstawione na oknie panelu informacyjnego (rys. 4). W przypadku pomieszczeń wyposażonych w klimakonwektory istnieje możliwość zadawania temperatury zadanej oraz trybu biegu wentylatora (wyłączony, załączony na 100% lub automatyczny) oraz monitoring temperatury aktualnej, jakości powietrza (stężenie CO 2 ), stanu otwarcia zaworów i przepustnicy. Szczegółowe informacje przedstawia zamieszczone obok okno panelu (rys. 5). Oświetlenie administracyjne i nocne Kolejnym podsystemem znajdującym się na wizualizacji jest oświetlenie administracyjne i nocne (na korytarzach i klatkach schodowych). System ifix 4.5 automatycznie ustala konieczność uruchomienia dedykowanego rodzaju podświetlenia w zależności od pory dnia, ale także w odniesieniu do informacji zbieranych z systemów podrzędnych. Poniższy ekran przedstawia przykładowy rzut części parteru z naniesionymi obszarami objętymi oświetleniem administracyjnym (kolor żółty oświetlenie załączone) oraz nocnym (kolor niebieski oświetlenie załączone) (rys. 6). System nadrzędny umożliwia sterowanie lokalne (wyłącznikami naściennymi) bądź sterowanie nadrzędne (w ten sposób na noc załączane jest oświetlenie nocne). Poniższy rysunek przedstawia widok okna panelu sterującego oświetleniem (rys. 7). W przypadku klatek schodowych oświetlenie ma dodatkowo tryby uzależniające włączenie oświetlenia od wykrycia ruchu oraz od informacji z czujki zmierzchowej. Rys. 4. Okno panelu sterowania pomieszczenia Rys. 5. Okno panelu sterowania klimakonwektora Kontrola dostępu W tego typu instalacji szczególnie istotny jest element bezpieczeństwa, odpowiednia kontrola dostępu i nadawanie uprawnień osób do poruszania się po wyznaczonych segmentach budynku. W podsystemie kontroli dostępu monitorowany jest tak zwany stan przejścia (m.in. otwarcie skrzydła drzwi). Opracowany został system możliwości zadawania trybu pracy danych przejść; mogą one wybiórczo być dostępne w trybie Otwarte, Karta i Zamknięte. Każda próba nieupoważnionego forsowania przejścia będzie obsługiwana przez moduł alarmów poszczególnych przejść 102 Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r.

4 Rys. 6. Widok stanu oświetlenia administracyjnego w segmencie A na parterze (potwierdzania alarmów i ich blokowania). Są to alarmy przedstawione na poniższym panelu (rys. 8). Dodatkowo przejścia będące przejściami ewakuacyjnymi wyposażone są w tzw. przyciski wyjścia awaryjnego, wyposażone w szybkę. System BMS monitoruje stan zbicia szybki i steruje elektroryglem otwierającym przejścia ewakuacyjne. Jako specjalny element kontroli dostępu można wymienić wejście główne drzwi rozsuwane wyposażone w czytniki kart zbliżeniowych oraz radary. Uwzględniając potrzeby i możliwości, wejście główne może pracować w jednym z ośmiu trybów: Nocny zamknięte, Nocny karta wejście, Nocny karta wyjście, Tylko wyjście na radar, Tylko wyjście na kartę, Automat, Otwarte na stałe, Sterowanie z lokalnych przycisków. Nad drzwiami wejściowymi znajduje się kurtyna powietrzna, konfigurowalna z poziomu systemu ifix: progi temperatur dla sterowania grzałkami oraz nadrzędna blokada pracy kurtyny. Poniższe rysunki przedstawiają panele drzwi wejściowych i kurtyny powietrznej (rys. 9). W podsystemie kontroli dostępu znajduje się również sterowanie bramą garażową z możliwością blokady wjazdu, wyjazdu, nadrzędnym sterowaniem, ustawianiem czasów zwłoki, detekcją stężenia CO i reakcją na wystąpienie przekroczenia stężenia dopuszczalnego. Rys. 7. Panel sterowania oświetleniem administracyjnym i nocnym Rys. 8. Panel sterowania do ustawiania trybu pracy przejścia i obsługi jego alarmów Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r. 103

5 l specjalistyczne systemy gaszenia w pomieszczeniu serwerowni oraz pożarowe sterowanie; l windy; l grodzie w garażu; l bramy garażowe; l system odłączania lokalnego nagłośnienia w salach wykładowych. Przykładowy ekran wizualizacji systemu sygnalizacji pożarowej przedstawiono na rys. 10. Rys. 9. Panel sterujący wejścia głównego i kurtyny powietrznej Sygnalizacja pożarowa Konieczność zabezpieczenia budynków wydziałowych systemami przeciwpożarowymi skłoniła twórców instalacji do opracowania instalacji przeciwpożarowej opartej na centralnym systemie nadrzędnym Proficy HMI/SCADA ifix w wersji 4.5. Do stworzenia inteligentnego podsystemu sygnalizacji pożarowej wykorzystano: l optyczne czujki dymu; l czujki temperatury; l ROP (ręczne ostrzegacze pożarowe); l klapy pożarowe w kanałach wentylacyjnych; l klapy oddymiające na klatkach schodowych i korytarzach; Centrale klimatyzacyjno-wentylacyjne Obecność osób w pomieszczeniach wykładowych przekłada się na zwiększenie poziomu wilgotności i dwutlenku węgla w powietrzu. Stan taki może być rozumiany przez system ifix jako konieczność uruchomienia systemu ogrzewania. Automatycznie zostanie także uruchomiony system wentylacji i klimatyzacji pomieszczenia, aby stworzyć odpowiednie warunki do pracy i nauki. W aplikacji obsługującej Kampus im. 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego system nadrzędny monitoruje i wizualizuje stan pracy i alarmów wszystkich centrali klimatyzacyjnych oraz umożliwia zadawanie parametrów binarnych i analogowych. Innymi słowy, oprócz automatycznej pracy, którą jesteśmy w stanie na bieżąco monitorować, możemy także zmieniać parametry pracy tych urządzeń z centralnego miejsca. Są to: zdalne zezwolenie na pracę centrali, załączenie instalacji chłodu, sterowanie trybem oszczędnym, wprowadzanie temperatury zadanej dla nawiewu. Przykładowe okno centrali zostało przedstawione na rys. 11. Na całej wizualizacji przyjęto spójną kolorystykę sygnalizacji pracy i awarii. W przypadku centrali przyjęto również ustaloną wcześniej kolorystykę dla powietrza zewnętrznego wywiewanego i nawiewanego, wewnętrznego wywiewanego i nawiewanego, wody grzewczej i wody lodowej (chłodu). Opracowanie instalacji BMS dla nowo powstałych budynków Uniwersytetu Jagiellońskiego było doskonałym sprawdzianem dla oprogramowania, sprzętu i inżynierów pracujących przy Rys. 10. Rzut segmentu D trzeciego piętra budynku WMiI z odłączoną czujką 9/005/4 104 Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r.

6 Rys. 11. Przykładowe okno centrali nawiewno-wywiewnej (K2) jego integracji. Efektem pracy było stworzenie inteligentnego budynku dzięki wykorzystaniu technologicznych możliwości dostępnych z poziomu systemu. Oprogramowanie Proficy HMI/SCADA ifix w wersji 4.5 PL udowodniło, że jest narzędziem, dzięki któremu możliwe jest stworzenie zaawansowanej aplikacji i dostosowanie jej nawet do najbardziej wymagających oczekiwań użytkowników końcowych. Szereg podsystemów zarządzanych przez system nadrzędny to tak naprawdę ogromne automatyczne instalacje, zawierające ogromną ilość urządzeń podwykonawczych, tworzące jako całość doskonały system sterowania. Dedykowana funkcjonalność poszczególnych modułów systemu, a przy tym spójność i funkcjonalność całości są doskonałą rekomendacją dla oprogramowania firmy GE Fanuc. n Artur Zabawa inżynier sprzedaży artur.zabawa@vix.com.pl tel VIX Automation Sp. z o.o. Al. Roździeńskiego Katowice tel fax vix@vix.com.pl Ciekawostki l Elektryczne okna do poddaszy Integra można wyposażyć w zdalnie sterowane rolety zewnętrzne lub markizy, które są w pełni kompatybilne z innymi produktami io-homecontrol. Rolety zewnętrzne VELUX SML zapewniają optymalną ochronę przeciwsłoneczną, a także całkowite zaciemnienie oraz redukcję hałasu padającego deszczu czy gradu. Dzięki solidnej konstrukcji są odporne na zmienne warunki atmosferyczne. Zamontowanie rolety zewnętrznej nie ogranicza żadnej funkcji okna, na przykład gdy roleta jest podniesiona, skrzydło można obracać tak, aby umyć szybę. Okno można uchylać przy całkowicie lub częściowo zasuniętej rolecie. Rolety zewnętrzne posiadają atrakcyjne wzornictwo, które harmonizuje z każdym rodzajem pokrycia dachowego. Kolor rolety jest identyczny jak zewnętrzne oblachowanie okna. Markizy zewnętrzne VELUX MML oferują skuteczną ochronę przed przegrzewaniem się pomieszczenia, ponieważ zatrzymują ciepło, zanim przedostanie się ono przez szybę do wnętrza. Tkanina w formie siateczki nie zasłania widoku za oknem oraz nie zaciemnia pomieszczenia. Jednocześnie jest ona mocna i odporna na zabrudzenia i łatwa w czyszczeniu. n Nr 12 Gr u d z i e ń 2008 r. 105