BUCZAJ Marcin 1 SUMOREK Andrzej 2

Transkrypt

1 BUCZAJ Marcin 1 SUMOREK Andrzej 2 Wykorzystanie generatorów komunikatów głosowych w zintegrowanych systemach sterowania i nadzoru opartych na rozproszonej strukturze decyzyjnej sterowników PLC WSTĘP Podstawowe zadanie stawiane układom sterowania pracą urządzeń to zapewnienie prawidłowego zasilania poszczególnym urządzeniom funkcja sterowania i zasilania. Drugie zadanie to kontrolowanie prawidłowego przebiegu procesu sterowania oraz reagowanie na zaistniałe w danej sytuacji zmiany parametrów sterowania funkcja nadzoru i regulacji. Trzecie zadanie to zapewnienie prawidłowego przebiegu procesu przekazywania informacji w systemie i komunikacja między użytkownikiem a systemem funkcja zarządzania [5, 6, 11, 18, 19]. Zapewnienie prawidłowych warunków pracy i realizacja przedstawionych zadań możliwa jest w różnych konfiguracjach systemu sterowania. Możliwe jest zastosowanie niezależnych, autonomicznych systemów sterowania kontrolujących pracę poszczególnych urządzeń lub zastosowanie jednego zintegrowanego systemu sterowania opartego na zcentralizowanej albo rozproszonej organizacji struktury decyzyjnej [9, 10, 20, 21, 22]. Do zarządzania pracą urządzeń w obiektach budowlanych często wykorzystuje się dostosowane do realizacji założonych potrzeb systemy sterowania i nadzoru [2, 6, 8, 9, 14]. Takie układy dobiera się na podstawie informacji o przeznaczeniu obiektu, preferencjach użytkownika oraz możliwościach technicznych elementów systemu. Ich zadanie to stworzenie prawidłowych warunków pracy dla zainstalowanych urządzeń, umożliwienie realizacji założonych procesów technologicznych oraz zapewnienie wymaganego poziomu bezpieczeństwa w obiekcie związanego z użytkowaniem urządzeń [11, 12, 16, 23, 24]. Realizacja ostatniego zadania wiąże się z zainstalowaniem w systemie elementów zarówno umożliwiających neutralizację powstałych zagrożeń jak i związanych z ostrzeganiem użytkownika o zagrożeniu. Wykonywanie tego zadania w systemach sterowania i nadzoru powierza się dedykowanym układom alarmowania i ostrzegania [1, 4, 5, 12, 16]. Układy alarmowe reagują na ręczne lub automatyczne wykrycie zagrożenia w zabezpieczanym obiekcie. Technicznie jest to zespół współpracujących urządzeń (również z instalacją przewodową), który ma na celu wykrywanie zagrożeń, wywołanie alarmu oraz inicjowanie przedsięwzięć zmierzających do likwidacji takiego zagrożenia [1, 4]. Prawidłowa komunikacja systemu z użytkownikiem to ważny przejaw właściwego działania systemu sterowania i nadzoru SSiN. Na żądanie użytkownika lub w określonych sytuacjach przekazywana wiadomość powinna precyzyjnie określić stan bezpieczeństwa, stan systemu lub stan obiektu. W razie wykrycia zagrożenia system zobligowany jest do przekazania użytkownikowi informacji o stanie awaryjnym, nieprawidłowym lub zagrożenia. Taki sygnał powinien umożliwiać rozpoczęcie procesu neutralizacji zagrożenia i jednocześnie, razie potrzeby, zainicjowanie procesu ewakuacyjnego. Często sygnały o wykryciu zagrożenia przekazywane są za pomocą sygnalizatorów akustycznych lub optyczno-akustycznych. Taki sygnał nie zawiera żadnej precyzyjnej, szczegółowej informacji o rodzaju wykrytego zagrożenia, a przecież od rodzaju zagrożenia zależy sposób postępowania w zaistniałej sytuacji. 1 Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A Tel.: ; Fax.: ; m.buczaj@pollub.pl 2 Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury, Lublin, ul. Nadbystrzycka 40 Tel.: ; Fax.: ; a.sumorek@pollub.pl 2363

2 W artykule przedstawiono pracę systemu sterowania i nadzoru opartego na organizacji współdziałających ze sobą układów sterowników programowalnych PLC z generatorami komunikatów głosowych. Zainstalowane w systemie sterowania i nadzoru SSiN generatory komunikatów głosowych umożliwiają przekazywanie użytkownikowi informacji o wykryciu zagrożenia oraz tworzenie raportów głosowych o stanie zabezpieczanego obiektu. Do budowy modelowego układu zintegrowanego systemu sterowania i nadzoru SSiN wykorzystano, jako elementy decyzyjne o strukturze rozproszonej sterowniki programowalne klasy Easy i MFD firmy Moeller. Jako elementy sygnalizacyjne stanowiące zasadniczy element głosowego systemu ostrzegania (GSO) wykorzystano generatory komunikatów głosowych VMG-16 firmy Satel. 1 ZINTEGROWANE SYSTEMY STEROWANIA I NADZORU Zadania stawiane nowoczesnym instalacjom elektrycznym w budynkach nie ograniczają się już tylko do niezawodnego dostarczania energii elektrycznej o wymaganych parametrach. Obecnie oczekuje się, aby wyspecjalizowane układy sprawowały kontrolę nad stanem obiektu i sterowały pracą zainstalowanych w nim urządzeń. W tym celu wyposaża się instalacje w układy sterujące umożliwiające realizację zamierzonych przez użytkownika funkcji i procedur. Takie układy mają realizować założone cele związane z pracą oświetlenia, ogrzewania, wentylacji, a także spełniać rolę systemów alarmowych oraz systemów informujących użytkownika o stanie obiektu. W ten sposób możliwe jest podwyższenie komfortu użytkowania, podniesienie bezpieczeństwa pracy, często przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów eksploatacji takich instalacji [5, 8, 9, 11]. Obecnie w obiektach budowlanych można wyróżnić trzy rodzaje systemów sterujących pracą urządzeń elektrycznych: system sterowania ręcznego; system realizujący funkcje automatyki budynku; system realizujący funkcje inteligentnego budynku. W przypadku systemów zarządzania wyróżnia się ich dwa główne rodzaje [9]: system wyspowy - system oparty na autonomicznych układach, w którym z układów realizuje tylko ściśle wyznaczone zadania (np. tylko steruje ogrzewaniem w budynku lub tylko realizuje funkcje systemu alarmowego); system zintegrowany - system oparty na skonsolidowanym układzie zarządzania o strukturze skupionej lub scentralizowanej i otwartej lub zamkniętej architekturze. Proces integracji systemu to proces polegający na współdziałaniu poszczególnych autonomicznych pod względem pełnionych funkcji w obiekcie instalacji w jeden system realizujący wszystkie zadania stawiane poszczególnym częściom wchodzącym w skład systemu. Systemy zintegrowane sterują wieloma funkcjami i kontrolują wiele urządzeń wykonawczych w budynku [8, 18, 19]. Integracja autonomicznych systemów może odbywać się w następujący sposób: poprzez wymianę informacji między autonomicznymi systemami; poprzez współdzielenie przez systemy elementów detekcyjnych i wykonawczych; poprzez realizację wszystkich funkcji sterowania przez jeden układ sterujący. W przypadku zastosowania jednego układu sterującego pracą całego systemu eliminowane są problemy związane z funkcjonowaniem autonomicznych systemów. Wszystkie elementy podłączone są do jednego sterownika lub układu sterującego. Dzięki takiemu rozwiązaniu występuje tylko jeden układ nadzorujący, który ma dostęp do wszystkich informacji pochodzących z poszczególnych elementów detekcyjnych i w zależności od ustalonego przez użytkownika stanu (trybu) pracy realizuje założone funkcje. Zintegrowany system charakteryzuje się brakiem zdublowanych procedur oraz szybkim czasem reakcji na rejestrowane zdarzenia. Rozwiązanie takie daje dużo większe możliwości w budowie algorytmu sterującego pracą systemu, jednak zazwyczaj wiąże się z koniecznością poznania języków programowania lub współpracy z wyspecjalizowanym serwisem. 2364

3 2 ROLA GŁOSOWYCH SYSTEMÓW OSTRZEGANIA (GSO) W STRUKTURZE SYSTEMU STEROWANIA I NADZORU System ostrzegania to jeden z podstawowych elementów systemu nadzorującego stan chronionego obiektu lub obszaru. Zadanie stawiane systemom ostrzegania to przekazanie informacji o wykryciu zagrożenia osobom znajdującym się w zagrożonym obszarze. Systemy ostrzegania mogą charakteryzować się wieloma cechami, realizować swoje cele w różny sposób i różnymi środkami. Podstawowe systemy ostrzegania to [1, 4, 12, 13, 16, 17]: systemy ostrzegania przed zagrożeniami Obrony Cywilnej sygnały syren alarmowych informujących o alarmie powietrznym lub skażeniu terenu. System wspomagany jest komunikatami w środkach masowego przekazu; system ostrzegania przez nadjeżdżającym pojazdem uprzywilejowanym modulowany sygnał syren alarmowych instalowanych w pojazdach. System wspomagany jest sygnałami świetlnymi czerwonymi lub niebieskimi; system alarmowy sygnalizacji włamania i napadu sygnał dźwiękowy z wewnętrznych i zewnętrznych sygnalizatorów akustycznych lub akustyczno-optycznych; dźwiękowe systemy ostrzegania instalowane w obiektach użyteczności publicznej informujące o wykryciu zagrożenia pożarowego sygnał akustyczny z urządzeń nagłaśniających; Przedstawione systemy ostrzegania realizują zadania ostrzegania poprzez generowanie charakterystycznego sygnału alarmowego. Sygnał ten jest zazwyczaj sygnałem ciągłym lub modulowanym. W jego charakterze, czasie trwania, sposobie rozgłoszenia jest zakodowana informacja o wykrytym zagrożeniu. Informacja taka jest na ogół świadomie lub nieświadomie bagatelizowana, często jest zrozumiała tylko dla nielicznych osób. Takie zjawisko związane jest z jednej strony ze specyfiką sygnału (syreny i sygnały Obrony Cywilnej). Z drugiej strony z ogromem występujących i często powtarzających się w obszarze publicznym sygnałów alarmowych pochodzących od instalacji alarmowych instalowanych w mieszkaniach, sklepach, biurach a także instalacji autoalarmowej pojazdów. Obecnie systemy ostrzegania wspomagane są nowymi, nieznanymi lub drogimi w momencie wprowadzania lub standaryzacji sygnału, układami przekazywania informacji. Postęp technologiczny jaki dokonał się w zakresie przekazywania informacji umożliwia zastosowanie innych bardziej zrozumiałych sposobów przekazywania informacji zarówno o zasięgu miejscowym jak i zasięgu lokalnym, ogólnokrajowym a nawet ogólnoświatowym. W nowych systemach nadzoru i instalacjach alarmowych coraz częściej pracę sygnalizatorów dźwiękowych zastępuje się lub dodatkowo wspomaga układami umożliwiającymi przekazywanie głosowych komend o wykryciu zagrożenia. Takie elementy stanowią układy głosowych systemów ostrzegania. Głosowe systemy ostrzegania reagują na zagrożenia wyryte przez zainstalowany w obiekcie system sterowania i nadzoru i informują użytkownika systemu w sposób zrozumiały o procedurze postepowania w zaistniałej sytuacji. Instalowane w obiektach budowlanych głosowe systemy ostrzegania najczęściej wspomagają pracę systemów ewakuacyjnych (głosowe systemy ewakuacyjne) lub systemów alarmowych (systemy alarmowe z komunikacją głosową). Zadaniem głosowych systemów ostrzegania GSO jest zwiększenie bezpieczeństwa osób znajdujących się w obiektach podczas realizacji zadań związanych z neutralizacją wykrytego zagrożenia i zwiększenie skuteczności ewakuacji z miejsca zagrożenia. Systemy te mogą ograniczyć zjawisko powstania paniki, która często ma miejsce w czasie chaotycznej, niezorganizowanej lub źle zaplanowanej i zarządzanej akcji opuszczenia miejsca zagrożenia lub ucieczki z miejsca zagrożenia. Z powodu przejrzystości przekazywania informacji systemy ostrzegania głosowego mogą być z powodzeniem zastosowane w obiektach o specyficznym lub specjalistycznym przeznaczeniu. Takimi obiektami mogą być obiekty przemysłowe, obiekty logistyczne, obiekty użyteczności publicznej oraz jednostki naukowo-badawcze. Obiekty takie często charakteryzują się liczną obsadą, gdzie personel jest wykwalifikowanym i przeszkolonym, jednak na terenie obiektu mogą się znajdować również osoby postronne lub nie znające procedur bezpieczeństwa i procedur ewakuacyjnych w obiekcie. Powoduje to, że mogą wystąpić różne problemy w interpretacji sygnałów informacyjnych i nastąpić 2365

4 zakłócenia procedur postępowania w razie zagrożenia. W takim przypadku przekazanie głosowej informacji o sposobie postępowania i rodzaju wykrytego zagrożenia, możliwe dzięki zastosowaniu głosowego systemu ostrzegania wspomaga proces przebiegu procedur eliminacji zagrożenia i wspomaga pracę systemu sterowania i nadzoru. 3 STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC JAKO UKŁADY DECYZYJNE W SYSTEMACH STEROWANIA I NADZORU Sterowniki programowalne PLC (ang. Programmable Logic Controllers) to układy mikroprocesorowe przeznaczone do sterowania pracą urządzeń i procesów. Sterowniki te spełniają wszystkie funkcje stycznikowych i przekaźnikowych układów sterowania, układów logicznych, programatorów oraz układów przetwarzających sygnały dyskretne i ciągłe [3, 15]. Sterowniki PLC mają możliwość realizacji dowolnego algorytmu sterowania. Oczywiście w zakresie przewidzianym przez zasoby samego sterownika PLC i są związane z ilością i rodzajem wejść i wyjść (układy detekcyjne i wykonawcze) oraz dostępnymi w danym typie sterownika funkcjami (timery, zegary, liczniki, funkcje arytmetyczne i logiczne, regulatory itp.). Realizacja założonego algorytmu zaczyna się od wpisania do jego pamięci operacyjnej algorytmu programu. Programowanie sterownika może odbywać się lokalnie, bezpośrednio na sterowniku. W tym celu wykorzystuje się wbudowane w sterownik przyciski funkcyjne. Zdecydowanie częściej programowanie sterownika odbywa się w sposób pośredni. Proces tworzenia aplikacji odbywa się na komputerze na dedykowanym danemu sterownikowi oprogramowaniu (rys. 1). Następnie program wgrywany jest do pamięci sterownika. Wczytanie programu z komputera PC odbywa się za pomocą portu komunikacyjnego sterownika i stosownego przewodu [3, 15]. Rys. 1. Widok interfejsu programu EasySoft schemat drabinkowy części procedury wysterowania układu sterowników hydraulicznych w języku LD 2366

5 Ważną cechą sterowników PLC jest ich otwartość i uniwersalność w zastosowaniu. Sterowniki PLC wykorzystywane są do sterowania procesami roboczymi zarówno pojedynczych urządzeń jak i całych procesów i linii technologicznych [7, 9, 12, 17, 23, 24]. Stosowanie sterowników PLC nie ogranicza się tylko do nadzorowania procesów przemysłowych. Często układy sterowników PLC wykorzystywane są również w mniejszych instalacjach. W szczególności tam, gdzie istnieje konieczność dopasowania układu decyzyjnego do specyfiki obiektu lub do wymagań konkretnego procesu [7, 9, 17]. Szerokie możliwości zastosowania sterowników PLC wiążą się z ich modułową budową. Każdy sterownik PLC jest wyposażony w układy umożliwiające akwizycje, przetwarzanie informacji, podejmowanie decyzji oraz wysterowanie układów wykonawczych. Dodatkowo, w celu zwiększenia możliwości funkcjonalnych, sterowniki PLC posiadają stosowne interfejsy komunikacyjne umożliwiające łączenie ze sobą większej ilości sterowników. Dzięki temu posiadają zdolność łatwej rozbudowy, umożliwiają realizację założonych celów sterownia dostosowanych do aktualnych potrzeb. W związku z modułową budową sterowniki PLC w systemie zarządzania działają na zasadzie scentralizowanego układu nadzorującego o architekturze rozproszonej. Każdy z modułów realizuje własny algorytm sterownia. Algorytmy sterowania poszczególnych modułów mogą ograniczać się tylko do wykorzystania w procesach przetwarzania informacji własnych zasobów. Mogą także w pewnych określonych w ich algorytmach sterowania sytuacjach wykorzystać powiązania z innymi elementami systemu. Połączone w jedną strukturę sterowniki PLC wymieniają się wzajemnie informacjami o aktualnych stanach wejść i wyjść oraz o wynikach wewnętrznych procesów przetwarzania informacji. Schemat blokowy zintegrowanego systemu sterowania i nadzoru opartego na zastosowaniu jako elementów decyzyjnych sterowników PLC został przedstawiony na rysunku 2. Rys. 2. Schemat blokowy zintegrowanego systemu sterowania i nadzoru opartego na wykorzystaniu sterownik PLC jako jednostki decyzyjnej Założone w algorytmie działania systemu procesy sterownia i nadzoru mogą być realizowane zarówno w poszczególnych modułach systemu zarządzania, jak i stanowić wydzielone struktury zawierające moduły odpowiedzialne za sterownie, za nadzór i za bezpieczeństwo. 4 MODEL SYSTEMU STEROWANIA I NADZORU WSPOMAGANY UKŁADAMI GSO Koncepcja artykułu zakłada sprawdzenie możliwości funkcjonalnych zintegrowanego systemu sterowania i nadzoru przeznaczonego do zarządzania procesami roboczymi, procesami przekazywania informacji oraz procesami zapewnienia bezpieczeństwa w obiekcie budowlanym dla pomieszczeń o charakterze technologicznym. Zadania stawiane systemowi sterowania i nadzoru to realizacja procesów związanych ze sterowaniem układów podstawowych (układem oświetlenia, układem ogrzewania, układem klimatyzacji), systemów bezpieczeństwa (systemem oświetlenia awaryjnego i ewakuacyjnego, systemem oddymiania, systemem gaśniczym i przeciwpożarowym) oraz układów dodatkowych np. układem sterowania śluzą powietrzną, układem wyciągowym. 2367

6 Realizacja poszczególnych czynności związana jest z realizacją założonych w algorytmie sterowania procedur. Procedury te są wgrywanie bezpośrednio z komputera do sterowników PLC stanowiących układy decyzyjne w prezentowanym modelu systemu sterowania i nadzoru. System sterowania i nadzoru oparty został na wykorzystaniu sterowników programowalnych klasy Easy i klasy MFD firmy Moeller (rys. 4). Układ decyzyjny bazujący na sterownikach PLC współpracuje z generatorami komunikatów głosowych VMG-16 firmy Satel. Moduły VMG-16 odpowiedzialne są w systemie za generowanie stosownych komunikatów w głosowym układzie powiadamiania i głosowym układzie raportującym. Odpowiednie komunikaty zostały nagrane i umieszczone w pamięci generatora komunikatów głosowych VMG-16. Do układu wyjścia modułów VMG-16 zostały podłączone głośnik umożliwiające odsłuchiwanie komunikatów. Sterowanie trybami pracy układów VMG-16 odbywa się również za pomocą sterowników PLC stanowiących w systemie układy odpowiedzialne za powiadamianie i raportowanie. Schemat blokowy modelu zintegrowanej instalacji sterowania i nadzoru opartej na rozproszonej strukturze układów decyzyjnej zbudowanych na bazie sterowników PLC został przestawiony na rysunku 3. Rys. 3. Schemat blokowy modelu zintegrowanego układu systemu sterowania i nadzoru Taka budowa modelu instalacji sterowania i nadzoru umożliwia przeprowadzenie pełnej symulacji oraz zaprezentowanie możliwości układu i funkcjonalności poszczególnych elementów systemu sterowania i nadzoru. Możliwe jest również, poprzez odpowiednią konfigurację modelu realizację założonych scenariuszy związanych z realizacją procesu sterowania oraz procesu wykrywania i eliminowania zagrożeń w nadzorowanym obiekcie oraz sprawdzania procedur bezpieczeństwa. 2368

7 Rys. 4. Struktura systemu decyzyjnego opartego na modułach Easy i module MFD Jako układu realizującego funkcję zarządzającą układu umożliwiającego również konfigurację systemu i komunikację z użytkownikiem, użyto sterownika MFD-Titan firmy Moeller, w skład którego wchodzą następujące podzespoły (rys. 5): moduł CPU MFD-CP8-NT, moduł wyświetlacza MFD-80-B, moduł wejść/wyjść MFD-R16. Rys. 5. Moduły sterownika programowalnego MFD-Titan W modelu, jako układu realizującego funkcję systemu sterowania, systemu nadzoru i systemu alarmowego użyto sterownika typu EASY-822-DC-TCX (rys. 6.a), natomiast do realizacji funkcji związanych z zarządzaniem głosowym systemem powiadamiania i głosowym systemem raportowania użyto sterownika typu EASY-819-DC-RCX (rys. 6.b). Rys. 6. Sterowniki programowalne PLC użyte do budowy układu decyzyjnego modelu systemu sterownia i nadzoru [26]: a) typ EASY-822-DC-TCX; b) typ EASY-819-DC-RCX Widok układu VMG-16 firmy Satel, umożliwiającego generowanie przygotowanych komunikatów głosowych został przedstawiony na rysunku

8 Rys. 7. Schematyczny widok płytki generatora komunikatów głosowych VMG-16 [25]; 1 zespół mikroprzełączników typu DIP-switch, 2 przycisk REC, 3 przycisk PLAY, 4 - przycisk NEXT, 5 mikrofon, 6 diody sygnalizacyjne LED 5 OPIS FUNKCJONOWANIA SYSTEMU BADANIA TESTOWE Procesowi projektowana i tworzenia algorytmów i procedur dla systemów sterowania i nadzoru SSiN musi towarzyszyć przewidywalność możliwości występowania różnych czynników niebezpiecznych. Już na tam etapie muszą zostać przewidziane i zaimplementowane w programie sterującym procedury bezpieczeństwa umożliwiające automatyczne reagowanie na zidentyfikowane w obiekcie zagrożenia. Te procedury muszą być różne na różnych typów zagrożeń. Ważne jest aby informacja o zidentyfikowanym zagrożeniu umożliwiała użytkownikowi podjęcie prawidłowej reakcji. Specyfika obiektów wymaga od systemów sterowania i nadzoru SSiN nie tylko posiadania procedur przekazywania informacji o zagrożeniu ale także posiadania procedur umożliwiających realizację procesu neutralizujących zagrożenie. Taka procedura neutralizacji zagrożenia musi przewidywać w swoim działaniu czynnik ludzki. Czynnik ludzki występujący w procedurach automatycznej neutralizacji zagrożenia może mieć charakter konstruktywny lub destruktywny. Konstruktywny występuje w przypadku, gdy działania człowieka wspomagają proces automatycznej neutralizacji zagrożenia. Destruktywny jeżeli powodują zakłócenia w przebiegu tego procesu. Dlatego ważne jest precyzyjne określenie zagrożenia i precyzyjne przekazanie informacji o wykrytym zagrożeniu do osób znajdujących się danym pomieszczeniu lub obiekcie. Procedury wykrywania i neutralizacji zagrożeń w obiektach o różnym przeznaczeniu powinny określać w swoim algorytmie działania współpracę elementów realizujących zadania systemów zasilania, systemów pożarowych, systemów wentylacyjnych, systemów klimatycznych i oświetleniowych oraz systemów alarmowych i systemów kontroli dostępu stanowiących część zintegrowanego systemu sterowania i nadzoru. Działanie przedstawionego układu sterowania i nadzoru zostało sprawdzone na kilku hipotetycznych, ale możliwych do wystąpienia w rzeczywistości przykładach: 1. Reakcja systemu na zadymienie; 2. Reakcja systemu na brak przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym; 3. Reakcja systemu na użycie przycisku pomocy; 4. Przegląd rejestru zdarzeń i głosowe raportowanie o stanie systemu. Poszczególne elementy systemu sterowania i nadzoru SSiN realizujących zadania algorytmu sterowania odpowiedzialne są za: koordynację pracy całego systemu sterowania i nadzoru sterownik NET-ID-1 odpowiedzialny za nadzór nad prawidłowością przebiegu całości procesu zarządzania, zawiera procedury nadzoru nad komunikacją wewnętrzną między sterownikami PLC, umożliwia komunikację z użytkownikiem za pomocą wyświetlacza graficznego; 2370

9 układ sterowania - sterownik NET-ID-2 odpowiada za uruchamianie wybranych urządzeń będących na wyposażeniu poszczególnych pomieszczeń umożliwiających funkcjonowanie obiektu w warunkach normalnych, posiada elementy umożliwiające sterowanie za pomocą przycisków i potencjometrów; układ nadzoru - sterownik NET-ID-3 odpowiedzialny jest za detekcję zagrożeń w pomieszczeniach oraz uruchamianie urządzeń przewidzianych do neutralizacji tych zagrożeń, posiada elementy detekcyjne, czujniki zagrożeń; układ alarmowy - sterownik NET-ID-4 odpowiedzialny jest za realizację zadań systemu alarmowego włamania i napadu i systemy bezpieczeństwa, posiada elementy detekcyjne i wykonawcze klasycznych systemów sygnalizacji włamania i napadu; powiadamianie o zagrożeniu - sterownik NET-ID-5 odpowiedzialny jest za systemem nagłośnienia i wysterowanie generatora komunikatów głosowych VMG-16 odpowiedzialnego za dopasowanie treści komunikatu do aktualnej sytuacji w obiekcie (pomieszczeniu); raportowanie - sterownik NET-ID-6 odpowiedzialny jest za sterownie generatorem VMG-16 i głośnikiem systemowym służącym do generowania raportów głosowych o aktualnym stanie obiektu i informującym o wykrytych wcześniej anomaliach. Przebiegi algorytmu sterowania Reakcja systemu na zadymienie Czujki zadymienia są elementami układu nadzoru (NET-ID-3) i wykorzystują zasoby wejść binarnych tego sterownika (DI1 DI3). W przypadku wykrycia zadymienia zmieniają stan przesyłanego do sterownika sygnału z 1 na 0. Sterownik interpretuje tą informację jako stan anomalny. Wysyłany jest do sieci stosowny komunikat w postaci odpowiednio przygotowanego markera bajtowego MB1. Tak przesłana informacja odbierana i interpretowana jest przez pozostałe sterowniki. Sterownik układu sterowania (NET-ID-2) włącza wentylatory wyciągowe. Sterownie tych urządzeń odbywa się za pomocą wyjść (DO1-DO2). Jednocześnie sterownik układu powiadamiania (NET-ID-5) załącza wyjście (DO1) uaktywniające w generatorze komunikat (K1) o wystąpieniu zagrożenia w postaci nadmiernego zadymienia. Reakcja systemu na brak przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym Zdarzenie w początkowym etapie przebiega jak w przypadku reakcji systemu na zadymienie. Jednak w tym przypadku umieszczone wewnątrz kanałów wentylacyjnych i podłączone do wejść analogowych (AI1-AI2) sterownika układu nadzoru (NET-ID-3) anemometry nie wykazują zwiększonego przepływu powietrza. System interpretuje to jako niezadziałanie wentylatorów wyciągowych. Informacja o braku zwiększonego przepływu wysyłana jest do sieci sterowników i interpretowana jest w sterowniku układu sterownia (NET-ID-2). Sterownik załącza kolejne, dodatkowe wentylatory podłączone do wyjść sterownika (D03). Informacja o ich załączeniu generuje za pośrednictwem sterownika układu powiadamiania (NET-ID-5) kolejny komunikat (K2) o konieczności opuszczenia zajmowanego pomieszczenia. Reakcja systemu na użycie przycisku pomocy Zdarzenie w początkowym etapie przebiega jak w przypadku reakcji systemu na brak przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym. Jednak dalszy przebieg związany jest z naciśnięciem przycisku pomocy oznaczającym wezwanie pomocy przez członka personelu wewnątrz zadymionego pomieszczenia. Przyciski pomocy jako elementy systemu alarmowego wykorzystują zasoby wejść cyfrowych (DI1-DI2) sterownika układu alarmowego (NET-ID-4). System wysyła do sieci stosowny komunikat w postaci odpowiednio przygotowanego markera bajtowego MB2. Odpowiednia interpretacja sygnału zawartego w MB2 opóźnia lub uniemożliwia zadziałanie systemu automatycznego gaszenia (w przypadku dodatkowego zadziałania czujki pożarowej) oraz generuje komunikat głosowy (K3) o konieczności udzielenia pomocy osobie wewnątrz nadzorowanego i zabezpieczanego pomieszczenia. 2371

10 Przegląd rejestru zdarzeń i głosowe raportowanie o stanie systemu. Proces koordynacji pracy poszczególnych urządzeń oraz nadzór nad przebiegiem procesu sterowania odbywa się w sterowniku MFD (NET-ID-1). Sterownik ten posiada odpowiedni wyświetlacz graficzny umożliwiający tworzenie własnych masek. Maski te mogą tworzyć rodzaj aplikacji zarządzającej i działać jako interfejs komunikacyjny z użytkownikiem. Zamieszczone na wyświetlaczu informacje umożliwiają interpretację aktualnego stanu układu, warunków pracy i przebieg procesów sterowania. Generowanie stosownych komunikatów odbywa się poprzez analizę komunikatów wysyłanych ze sterowników w postaci markerów. Proces bieżącej analizy stanu systemu umożliwia również generowanie komunikatów interpretowanych przez sterownik układu raportowania (NET-ID-6). Sterownik ten wykorzystując zasoby funkcjonalne, w tym liczniki i komparatory, tworzy w pamięci stosowny bajt informacyjny MB3, umożliwiający na żądanie kolejne odtwarzanie zapisanych w generatorze VMG-16 komunikatów o stanie obiektu. Stan MB3 równy 1 generuje komunikat stan systemu prawidłowy, brak zdarzeń. Wywołanie odtworzenia raportu głosowego obywa się przez naciśniecie przycisku podłączonego do wejścia DI1 sterownika NET-ID- 6. Naciśnięcie powoduje reset ustawień bajtu MB3 i rozpoczęcie procedury nasłuchiwania i uaktualniania parametrów bajtu MB3 dla następnego raportu. WNIOSKI 1. Utrzymanie w pomieszczeniach technologicznych wymaganych i ściśle określonych warunków pracy oraz zapewnienie bezpieczeństwa pracy wymaga od systemu nadzoru ciągłej kontroli pracy urządzeń i procesów zachodzących w zarządzanym obiekcie. W przypadku wykrycia nieprawidłowości system kontroli musi być wyposażony w środki bezpieczeństwa umożliwiające eliminację zagrożenia oraz zapewnienie użytkownikom prawidłowy proces ewakuacji. 2. Zintegrowane systemy sterowania i nadzoru zbudowane na bazie sterowników PLC umożliwiają tworzenie kompleksowych systemów zarządzania przeznaczonych do ściśle określonych warunków pracy oraz umożliwiające dostosowanie się specyfiki i przeznaczenia obiektu. Takie systemy mogą z powodzeniem pełnić rolę układów decyzyjnych oraz układów przetwarzania danych, w tym także dla obiektów o rygorystycznych wymogach technicznych i klimatycznych. 3. Ważną rolę w systemach bezpieczeństwa spełniają systemy przekazywania informacji o zagrożeniu. Tylko zrozumiała i prawidłowo przekazana informacja umożliwia prawidłowy przebieg procedury eliminacji zagrożenia bez narażania użytkowników na zbędne, dodatkowe niebezpieczeństwo. Taką zdolność i potencjał mają głosowe systemy ostrzegania. Umożliwiają przekazywanie informacji głosowy w formie zrozumiałych komunikatów. 4. Przeprowadzone badania testowe wykazały przydatność generatorów komunikatów głosowych stanowiących podstawowe elementy systemu rozgłoszeniowego. Systemy sterowania i nadzoru wspomagane pracą układów stanowiących głosowe systemy ostrzegania szczególnie przydatne mogą być w obiektach narażonych na występowanie dużej ilości zagrożeń. Zagrożenia te mogą być różne dla poszczególnych pomieszczeń zarządzanego obiektu co dodatkowo komplikuje proces nadzoru. Generatory komunikatów głosowych stanowiących element systemu sterowania i nadzoru umożliwiają przekazywanie ściśle określonych informacji, co umożliwia dostosowanie zachowań użytkownika do aktualnych zaistniały w obiekcie warunków. Streszczenie Powszechnie stosowanym elementem umożliwiającym przekazanie użytkownikom obiektu informacji o wykryciu zagrożenia są sygnalizatory akustyczne lub optyczno-akustyczne. Ich wadą jest generowanie tylko jednego charakterystycznego typu sygnału ostrzegawczego dla wszystkich wykrytych zagrożeń. W artykule zwrócono uwagę na możliwość zastosowania układów umożliwiających generowanie komunikatów głosowych dostosowanych do bieżących zagrożeń i do aktualnych warunków panujących w chronionym obiekcie. W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania generatorów komunikatów głosowych jako pewnego rodzaju interfejsu komunikacyjnego między systemem sterowania i nadzoru a użytkownikiem. Opisane rozwiązanie przedstawiono na przykładzie systemu sterowania i nadzoru, którego układy decyzyjne zbudowane są na bazie sterowników PLC klasy Easy firmy Moeller. Połączone ze sobą sterowniki PLC tworzą system 2372

11 decyzyjnych o rozproszonej strukturze. Takie rozwiązanie jest często stosowane w układach sterowania i nadzoru w obiektach o zdefiniowanym przeznaczeniu. Łączenie sterowników PLC ze sobą w spójny układ sieciowy ma na celu zwiększenia możliwości funkcjonalnych i powoduje, że układ sterowania jest zdolny do implementacji bardziej złożonych funkcji i do realizacji bardziej dopasowanych do specyfiki obiektu algorytmów sterowania. Współpracujące z systemem sterowania generatory komunikatów głosowych realizują dwojaką rolę. Pierwsza rola jest związana z procesem przekazywania informacji o wykrytym zagrożeniu. Druga jest związana z tworzeniem raportów głosowych o aktualnym stanie obiektu. Application of voice message generators in integrated control and monitoring systems based on distributed decision-making structure of PLC Abstract The generally used acoustic signalling devices or optical - acoustic signalling devices belong to the basic elements making it possible to inform the user about detected hazard. Their disadvantage consists in generation of an identical warning signal for all detected hazards. The present article emphasizes the possibility to use the systems enabling the voice message generators adapted to current hazards and actual conditions existing in the object. The paper presents the possibilities of using voice message generators as a kind of communication interface between the controller and supervision and the user. The potential use of voice message generators will be presented on the basis of control and supervision system containing the decision making circuits based on EASY class programmable logic controllers (PLC) manufactured by Moeller. Controllers PLC connected together form a system of distributed decision-making structure. Said controllers are frequently used in the objects with defined destination and make it possible to combine the controllers together in order to increase their functional capabilities. They are capable to perform complex functions and to create complex control algorithms. The voice message generators cooperating with the control system will perform two functions. The first one will be associated with the information transfer process to inform about detected hazard. Another function will be associated with the creation of voice messages informing about the current object status. BIBLIOGRAFIA 1. PN-EN :2009, Systemy alarmowe. Systemy sygnalizacji włamania i napadu. Część 1: Wymagania systemowe. Wydawnictwo PKN, Warszawa Boguta A., Application of IP monitoring in the supervising system of a building. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa PAN 2011, Vol. 11, s Brock S., Muszyński R., Urbański K., Zawirski K., Sterowniki programowalne. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań Brzęcki M., Elektroniczne systemy ochrony osób i mienia. Poradnik praktyczny. Wydawnictwo KaBe, Krosno Buczaj M., Eliminacja czynnika ludzkiego przez techniczne środki przekazu informacji w systemach nadzoru nad stanem chronionego obiektu. Motrol: Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa 2011, Vol. 11, s Buczaj M., Koncepcja zarządzanego przez mikrokomputer systemu alarmowego nadzorującego stan chronionego obiektu logistycznego. Logistyka 2012, Nr 3, s Buczaj M, Kowalik P., Wykorzystanie sterowników programowalnych PLC do budowy elektronicznych systemów alarmowych. Przegląd Elektrotechniczny 2008, Vol. 84, Nr 3, s Buczaj M., Sumorek A., Wirtualny system nadzoru sterujący pracą systemu sygnalizacji włamania i napadu. Motrol: Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa 2010, Vol. 12, s Buczaj M., Sumorek A., The use of LabView environment for the building of supervision system controlling the climatic and technical parameters in farm room. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa PAN 2011, Vol. 11, s Horyński, M., Computer aided design of virtual supervision systems for the electric system in contemporary buildings. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa PAN 2011, Vol. 11, s

12 11. Horyński M., Styła S., Boguta A., Buczaj M., Sumorek A., Model energooszczędnej instalacji domowej w warunkach budownictwa wiejskiego. Motrol: Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa 2013, Vol. 15, s Hulewicz A., Sterowniki PLC w systemach zarządzania inteligentnym budynkiem. Przegląd Elektrotechniczny 2013, Vol. 89, Nr 1a, s Jasiński J., Model głosowego systemu ostrzegania o zagrożeniach występujących w pomieszczeniach laboratoryjnych. Praca magisterska, Politechnika Lubelska, Lublin Jędrychowski R., Wydra M., Modeling of control systems dedicated to dispersed energy sources. Przegląd Elektrotechniczny 2014, Vol. 90, Nr 3, s Kasprzyk J., Programowanie sterowników przemysłowych. Wydawnictwo WNT, Warszawa Kowal R., Nagłaśnianie stref na przykładzie głośników pożarowych serii UNISPEAKER. Zabezpieczenia 2009, Nr 6, s Kowalik P., Wykorzystanie sterowników programowalnych PLC do budowy systemów alarmowych. Praca magisterska, Politechnika Lubelska, Lublin Mikulik J., Budynek Inteligentny. Tom II. Podstawowe systemy bezpieczeństwa w budynkach inteligentnych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Niezabitowska E., Budynek inteligentny. Tom I. Potrzeby użytkownika a standard budynku inteligentnego. Wydawnictwo Politechnik Śląskiej, Gliwice Pałka N., Szustakowski M., Życzkowski M., Ciurapiński W., Kastek M., Zintegrowany, optoelektroniczny system ochrony obiektów rozległych infrastruktury krytycznej, Przegląd Elektrotechniczny 2010, Vol. 86, Nr 10, s Pelc M., Rekonfigurowalne autonomiczne systemy sterowania. Pomiary, Automatyka, Kontrola 2011, Vol. 57, Nr 5, s Petykiewicz P., Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku. Wydawnictwo COSiW SEP, Warszawa Ścibisz M., Wykorzystanie sterowników PLC jako elementów kontrolnych w liniach technologicznych w przemyśle rolno-spożywczym. Inżynieria Rolnicza 2009, Vol. 13, Nr 8, s Ścibisz M., Pawlak H., Wykorzystanie sterowników PLC w tworzeniu układów sterowania w przemyśle rolno-spożywczym. Inżynieria Rolnicza 2008, Vol. 12, Nr 11, s