Inteligentny system sterowania z wykorzystaniem stanowiska dydaktycznego do konfigurowania wybranych podzespołów automatyki budynkowej

Transkrypt

1 MAJCHER Jacek 1 Inteligentny system sterowania z wykorzystaniem stanowiska dydaktycznego do konfigurowania wybranych podzespołów automatyki budynkowej WSTĘP Automatyka budynkowa to obecnie jedna z najszybciej rozwijających się gałęzi przemysłu elektrycznego. Zadaniem tych urządzeń jest nadzór nad funkcjami technicznymi budynku. Dzięki temu budynek staje się w pełni zautomatyzowany i możliwy jest centralny nadzór nad jego funkcjami. Coraz częściej budynki w pełni zautomatyzowane określa się mianem inteligentnych budynków. Inteligencja budynku przejawia się poprzez możliwość automatycznej reakcji budynku na zdarzenia powstałe wewnątrz jak i na zewnątrz budynku. Reakcja ta jest zgodna z wcześniej zaprogramowanym algorytmem działania. Budynek sam dostosowuje się do potrzeb osób w nim przebywających dzięki czemu użytkownicy budynku nie musza stale kontrolować jego parametrów[3, 4]. Obecnie dostępnych na rynku jest wiele systemów oferowanych pod wspólnym szyldem inteligentnych instalacji budynkowych. Często systemy te różnią się między sobą medium transmisyjnym co sprawia trudności w ich wzajemnym łączeniu. Ponadto same systemy różnią się między sobą strukturą. Występują systemy zdecentralizowane jak również z jednostką sterującą. Dodatkowo systemy różnych producentów mają indywidualne sposoby programowania poszczególnych modułów, jak również inne programy sterujące[1, 5]. W niniejszym artykule opisano budowę stanowiska dydaktycznego do programowania urządzeń automatyki budynkowej. Ze względu na problemy opisane wyżej wynikające z konfiguracji różnych systemów w stanowisku tym umieszczono moduły jednego producenta. Wybrano systemy Domito firmy MCD Electronics. 1 CHARAKTERYSTYKA SYSTEMUDOMITO Domito jest zintegrowanym systemem sterowania domem powstałym w 2006 r. System ten steruje różnymi instalacjami znajdującymi się w obiekcie budowlanym. Na rysunku 1 przedstawiono instalacje, które integruje system Domito[7]. Poszczególne moduły systemu komunikują się ze sobą za pomocą magistrali RS-485. Do magistrali moduły te mogą być dołączone według następujących topologii: równoległy, gwiazdy, mieszane. Podobnie jak w przypadku innych systemów magistralnych nie zaleca się stosowania magistrali zamkniętych, aby nie tworzyć dwóch dróg do przepływu informacji. Sygnały dostarczane przez sensory trafiają do wejść modułów bazowych. Moduły te w zależności od konfiguracji mogą pracować jako: wejście analogowe, wejście cyfrowe, jako interfejsy do komunikacji z inteligentnymi modułami rozszerzeń. Wyjścia modułów bazowych mogą być następujących typów: 1 Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej; Lublin ul. Nadbystrzycka 38A. Tel , j.majcher@pollub.pl;uczestnik projektu "Kwalifikacje dla rynku pracy - Politechnika Lubelska przyjazna dla pracodawcy" współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. 6971

2 przekaźniki, ściemniacze, wyjścia analogowe 0 10V [6]. ogrzewanie oświetlenie klimatyzacja system bezpieczeństwa bramy I rolety sterowanie AGD I RTV Rys. 1. Instalacje nadzorowane przez system Domito[2] W systemie tym możemy wyróżnić trzy podstawowe typy urządzeń: sensory są to urządzenia które wprowadzają informację do systemu. Mogą to być np. włączniki, czujniki. urządzenia przetwarzające aktory urządzenia wykonawcze. Mogą to być np. silniki czy elektrozawory. są to urządzenia do których trafiają sygnały z sensorów. W urządzeniach tych sygnały sa przetwarzane według zapisanych algorytmów [6]. Każdy element dołączony do magistrali posiada unikalny adres, dzięki czemu możliwa jest jednoznaczna identyfikacja modułu a tym samym odpowiedniego wejścia lub wyjścia. [2, 6]. Adres fizyczny ustala się poprzez odpowiednie ustawienie przełączników na obudowie modułu, co przedstawione jest na rysunku 2. Następnie ustalony adres fizyczny modułu umieszczamy w aplikacji Domito Manager tak aby połączenia fizyczne elementów we/wy odpowiadały połączeniom tworzonym w aplikacji. Rys. 2. Przełączniki określające adres fizyczny modułu 6972

3 2 BUDOWA STANOWISKA LABORATORYJNEGO Opisane w poniższej pracy stanowisko wykonane zostało w Katedrze Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej Politechniki Lubelskiej. Wyposażone zostało w podstawowe moduły systemu automatyki budynkowej DOMITO, elementy wejściowe (przełączniki, czujnik temperatury, potencjometry) jak i elementy wyjściowe (kontrolki LED, silniki). Zastosowane moduły Domito to: Moduł przekaźnika DBW Moduł ten posiada następujące parametry: 8 wejść ze stykiem przełącznym. 8 wejść parametryzowanych za pomocą aplikacji DomitoManager (mogą to być wejścia analogowe V, cyfrowe - aktywne stanem niskim lub wysokim oraz wejście do podłączenia multisensora. Zegar czasu rzeczywistego. Diody LED wskazujące stan wejść i wyjść. Diody LED wskazujące stan pracy urządzenia(zasilanie, transmisja, awaria). Podtrzymanie pamięci w przypadku braku napięcia zasilającego. Moduł ściemniacza DBW Moduł ten posiada następujące parametry: 4 wyjścia z regulacją fazową mocy; 8 wejść parametryzowanych za pomocą aplikacji Domito Manager (mogą to być wejścia analogowe V, cyfrowe - aktywne stanem niskim lub wysokim oraz wejście do podłączenia multisensora). Diody LED wskazujące stan wejść i wyjść. Diody LED wskazujące stan pracy urządzenia (zasilanie, transmisja, awaria); Podtrzymanie pamięci w przypadku braku napięcia zasilającego. Multisensor DSW D101. Modułtenposiadanastępujacecechy: Możliwość pomiaru temperatury. Możliwość pomiaru wilgotności. Odbiornik podczerwieni w standardzie RC5. Przycisk wyboru trybu pracy. Na rysunku 3 przedstawiono schemat stanowiska. a) AKTORY Interfejs DIU-001 Moduły DOMITO SENSORY b) Rys. 3. Stanowiska dydaktycznego a) schemat, b) widok ogólny 6973

4 Stanowisko to poprzez swoją uniwersalność pozwala dołączać odpowiednie elementy wejściowe jak i wyjściowe. To pozwala na symulację różnych typów instalacji. Po połączeniu poszczególnych elementów moduły automatyki budynkowej Domito należy odpowiednio skonfigurować. Moduły konfigurowane są za pomocą aplikacji Domito Manager. Konfiguracja modułów pozwala na zaprogramowanie odpowiednich algorytmów działania poszczególnych instalacji w przypadku zaistnienia określonych czynników. 2.1 Aplikacja Domito Manager Po podłączeniu modułów i elementów zewnętrznych, instalację należy skonfigurować przy pomocy aplikacji Domito manager. Na rysunku 3 przedstawiono okno aplikacji Domito Manager. Rys. 3. Aplikacja Domito Manager Aby skonfigurować instalację należy wykonać następujące kroki w programie: utworzenie nowego projektu, dodanie nowych modułów (narzędzia/dodaj nowy moduł), określenie adresów fizycznych dla poszczególnych modułów, definiowanie obiektów wejściowych, wyjściowych i procesorów (zakładka zasoby), wprowadzenie poszczególnych obiektów do okna połączeń (metoda drag & drop), dokonanie powiązań poszczególnych obiektów, wybór typu połączenia, przesłanie utworzonej konfiguracji z aplikacji Domito Manager do systemu Domito przez interfejs USB: DIU-001 (Digital Interface USB). 3 KONFIGURACJA WYBRANYCH ELEMENTÓW Poszczególne elementy systemu Domito konfigurowane są w aplikacji Domito Manager. Poszczególne moduły dodawane są do projektu z dostępnej listy modułów. W zależności od typu modułu dołączonego do projektu mamy możliwość konfiguracji jego poszczególnych wejść i wyjść. Na rysunku 4 przedstawione jest okno konfiguracyjne jednego z wejść modułu ściemniacza DBW W pierwszej kolejności mamy do wyboru typ gniazda (cyfrowe, analogowe lub inteligentny moduł wejściowy). Kolejnym krokiem jest konfiguracja dla wybranego typu gniazda, w którym mamy do wyboru kilka zaproponowanych przez producenta ustawień. Następnie mamy możliwość szczegółowej konfiguracji. 6974

5 Rys. 4. Okno konfiguracji wejścia modułu DBW Po skonfigurowaniu nastaw wejść i wyjść odpowiednie elementy umieszczamy w oknie schemat połączeń. W tym oknie mamy możliwość łączenia poszczególnych elementów wejściowych z wyjściowymi, przykładowe okno połączeń pokazane jest na rysunku 5. Rys. 5. Okno schematu połączeń WNIOSKI Zbudowane stanowisko pozwala na zapoznanie się z systemami automatyki budynkowej. Stanowisko wyposażono w system Domito firmy MCD Electronics, jednak poprzez uniwersalność stanowiska istnieje możliwość podłączenia modułów innych producentów. Stanowisko jest skonstruowane w taki sposób, że możliwe jest podłączenia na wejścia modułów wybranych sensorów. Podobnie rozwiązano wyjścia modułów, zostawiając możliwość podłączenia dowolnych aktorów. Ta uniwersalność pozwala na dowolne konfigurowanie systemu oraz na symulując pracy wybranych fragmentów instalacji. Streszczenie W niniejszym artykule przedstawiono budowę stanowiska laboratoryjnego, które zostało wykonane w Katedrze Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej Politechniki Lubelskiej. Stanowisko to zostało wyposażone w elementy automatyki budynkowej MCD Electronics, odpowiednie sensory oraz aktory. Przy użyciu oprogramowania narzędziowego Domito Manager możliwe jest swobodne konfigurowanie wybranych elementów systemu. Urządzenia wchodzące w skład automatyki budynkowej mają na celu integrację instalacji występujących w obrębie danego budynku. Integralność poszczególnych instalacji ułatwia ich nadzór oraz po 6975

6 odpowiedniej konfiguracji daje możliwość określenia konkretnych sekwencji zdarzeń w sytuacjach alarmowych. Ponadto zastosowanie inteligentnych instalacji pozwala uzyskać mniejsze zużycie energii w danym obiekcie. Ma to ogromne znaczenie w sytuacji stale rosnących cen nośników energii. Student station to be used for configuring selected subassemblies of building automation Abstract The present article describes the structure of a laboratory stand which has been built in the Lublin University of Technology, Department of Electrical and Computer Engineering as well as equipped with MCD Electronics building automation elements, proper sensors and actors. Selected elements of the system are freely configurable by means of Domito Manager utility software.the purpose of the building automation devices is to integrate the installations located within a building. The integrity of individual installations facilitates their supervision and, after proper configuration, makes it possible to determine the specific sequences of events inthe event of an emergency. Furthermore the use of intelligent installations makes it possible to reduce the energy consumption in an object.this reduction is of the highest importance due to constantly increasing prices for energy carriers. BIBLIOGRAFIA 1. Horyński M., Interaktywne instalacje w inteligentnych budynkach. Napędy i Sterowanie - Miesięcznik Naukowo-Techniczny , nr 12, s Horyński M., Majcher J., Zastosowanie inteligentnego systemu budynkowego Domito do zapewnienia efektywności energetycznej w budynku usługowym. Logistyka 3/2014 s Majcher J.,Horyński M., Use of building management elements of the EIB system in safety system. TEKA Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. Volume X. Lublin s Petykiewicz P., Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku. COSiW SEP, Warszawa, Sroczan E., Nowoczesne wyposażenie techniczne domu jednorodzinnego. Instalacje elektryczne. PWRiL Poznań MCD Electronics. Materiały producenta na temat systemu DOMITO, Żywiec Materiały producenta. Dostępne