Integracja systemów automatyki i bezpieczeństwa budynków na poziomie obiektowym z wykorzystaniem platformy GE Proficy ifix mgr inż. Paweł Kwasnowski dr inż. Grzegorz Hayduk
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
Kilka słów o prelegencie Wykładowca AGH WEIiE z 34 letnim stażem Współzałożyciel firmy ZDANIA typu spin-out Współzałożyciel i przewodniczący Grupy Inteligentnego Budownictwa (1999-2000) 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
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
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
Klasyka instalacji niskoprądowych??? Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB 6
Klasyka instalacji niskoprądowych firmowe systemy zamknięte Linie dozorowe lub komunikacyjne Koncentrator Centralka Czujniki i elementy wykonawcze Seminarium szkoleniowe SEP Kraków AGH + MOIIB 7
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
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
Standardy w automatyce budynków 10
Standaryzacja w systemach automatyki budynków Norma Opis Protokół PN EN ISO 16484-5 Data Communication Protocol BACnet PN EN ISO 14908 Control Network Protocol (CNP) LonWorks PN EN ISO 50090 Home and Building Electronic System KNX/EIB 11
Protokoły definiują: Sygnały elektryczne Adresowanie Dostęp do sieci Kontrolę błędów Kontrolę przepływu danych Format przesyłanych wiadomości Usługi sieciowe 12
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
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
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
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
Ewolucje w systemach komputerowych i systemach sterowania Main frame Minikomputery Sieć komputerowa Sterowanie scentralizowane PLC / DDC / IPC Sieć sterująca 17
Relacja pomiędzy systemami zasilania i systemami sterowania stan dotychczasowy Zasilanie Odbiory Aparatura rozdzielcza Sygnały sterujące obiektowe Aparatura sterownicza Centralna szafa zasilania i sterowania 18
Relacja pomiędzy systemami zasilania i systemami sterowania stan dotychczasowy Zasilanie Odbiory Sygnały sterujące obiektowe Aparatura rozdzielcza Centralna szafa zasilania i sterowania Aparatura sterownicza 19
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
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
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
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
Sterownik oświetlenia ibase-irc Złącza lokalnych wejść/wyjść Złącze obwodu zasilania Złącze obwodu nr 1 Złącze obwodu nr 2 Złącza lokalnych wejść/wyjść
ibase-irc Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
Sterownik klimakonwektora ibase-fcu
ibase-fcu Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
ibase-fcu-2 Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
Sterownik wentylacji ibase-vc
ibase-vc Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
Sterownik nawilżaczy ibase-xio
ibase-xio Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
Sterownik kontroli dostępu ibase- SKD
ibase-skd Schemat podłączenia czujników i elementów wykonawczych
ibase - Zadajniki i interfejsy użytkownika Programowalny, wielofunkcyjny panel dotykowy Panel sterownika klimakonwektora wersje: - z przyciskami, - dotykowy, - z pilotem IR
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
Budynek Laboratoryjno- Dydaktyczny Instytutu Zoologii UJ
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-852 68 central wentylacyjno-klimatyzacyjnych > 80 zmiennych z każdej centrali w systemie nadrzędnym ok 30 modeli urządzeń + moduły wejść/wyjść central wk 13000 zmiennych w systemie nadrzędnym ponad 1500 zmiennych harmonogramowanych w 30 typach harmonogramów
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
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
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 13000 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.
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
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
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.
Węzeł chłodu z chłodniami
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
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
Wentylacja i klimatyzacja filtr powietrza wrzut wywiew wymiennik krzyżowy nagrzewnice i chłodnica wyrzu t nawiew
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
Alarmowanie pożarowe
Dziękuję za uwagę www.zdania.com.pl p.kwasnowski@zdania.com.pl Szczegółową specyfikację nowej rodziny sterowników można znaleźć w materiałach Seminarium