Integracja automatyki centrali klimatyzacyjnej z systemem sterowania nadrzędnego

Zintegrowane systemy sterowania budynkami są coraz powszechniej stosowane i powoli stają się niezbędnym elementem każdej inwestycji. Ich podstawą jest komunikacja pomiędzy urządzeniami (często pochodzącymi od różnych producentów) i ich nadzór z jednego poziomu. Aby było to możliwe, konieczne jest dobranie takich podzespołów, które będą przekazywały między sobą informacje za pomocą jednego wybranego i ustalonego standardu komunikacyjnego.

W odniesieniu do zarządzania budynkami
opisane wyżej założenia są podstawą do
stworzenia tzw. BMS (ang. BMS: Building
Management System). Jest to idea, której
głównym przesłaniem jest sterowanie
wszystkimi technicznymi aspektami funkcjonowania
budynku przez jeden centralny
system kontrolny. Zintegrowanie wszystkich
systemów i odgórny nadzór pracy
umożliwia redukcję kosztów związanych
z ich funkcjonowaniem nawet do 40%.
BMS to kontrola zadanych parametrów
pracy urządzeń w budynku, począwszy od
utrzymania właściwej temperatury w pomieszczeniach,
temperatury ciepłej wody
użytkowej, aż po natężenie oświetlenia.
Układ może być tak skonfigurowany, że po
pojawieniu się nieprawidłowości w funkcjonowaniu
któregoś z systemów, samodzielnie
skontaktuje się z odpowiednimi
służbami serwisowymi poprzez SMS, faks
lub e-mail.
Jednak głównym powołaniem BMS jest
kontrola i zarządzanie zużyciem wszelkiego
rodzaju energii niezależnie od jej nośnika.
W aspekcie wentylacji i klimatyzacji,
system dostraja pracę urządzeń przygotowujących powietrze do chwilowego obciążenia cieplnego budynku, czuwa nad prawidłową i bezpieczną pracą systemów
kotłowych, chłodzących itp. Gromadząc
i analizując dane zebrane z najróżniejszych
urządzeń, układ pozwala na opracowanie
programów oszczędnościowych.
Od strony instalacyjnej podstawą stworzenia
BMS jest odpowiednie „okablowanie”
budynku oraz wyposażenie sieci w wymagane
urządzenia. Całość przypomina typową sieć do transmisji danych określaną tu
jako Lokalną Sieć Operacyjną LON (ang.
Local Operating Network). Wskazane jest
także zastosowanie tzw. otwartego systemu
komunikacyjnego.

Dlaczego system otwarty?
Cechą, która wyróżnia system otwarty spośród
innych systemów komunikacyjnych
jest jego elastyczność i szeroko pojmowana
konfigurowalność. W chwili instalowania
samej sieci, inwestor nie musi podejmować
decyzji o ostatecznym jej zastosowaniu.
Pierwotnie mająca stanowić instalację
systemu alarmowego może w dowolnej
chwili być wzbogacona o możliwość sterowania
oświetleniem, schodami ruchomymi,
windami itp. lub zostać całkowicie
zmieniona. Mówiąc inaczej, sieć nie jest
sama z siebie systemem zarządzania nadrzędnego
– jest natomiast jego potencjalnym
nośnikiem. Innym aspektem przemawiającym na korzyść stosowania otwartych
systemów komunikacyjnych jest ich niemal
nieograniczona podatność na rozbudowę.
Systemy takie nie mają struktury hierarchicznej,
co oznacza, że utworzone
w niej liczne węzły komunikacyjne są
względem siebie równouprawnione. Urządzenia łączą się ze sobą przy pomocy technologii
peer-to-peer. Dzięki temu, chęć
rozbudowy systemu nie pociąga za sobą
konieczności jakiejkolwiek reorganizacji
lub przebudowy dotychczas istniejących
struktur. Podłączając kolejne moduły do
wcześniej stworzonej sieci, stopniowo następuje
rozbudowa całości systemu i podnoszenie
jego funkcjonalności.

Gdy urządzenia nie „komunikują
się” w tym samym standardzie…
Mnogość systemów komunikacyjnych
w automatyce nie sprzyja nieograniczonemu
łączeniu ze sobą najróżniejszych urządzeń – jest to często bardzo trudne ze
względu na wzajemną niekompatybilność.
Typową sytuacją jest konieczność podłączenia urządzenia (lub całego lokalnego
systemu automatyki, np. centrali klimatyzacyjnej)
pracującego w innym standardzie
niż obowiązujący w całym systemie zarządzania nadrzędnego.
Istnieją dwa sposoby zintegrowania lokalnych
systemów automatyki (układ sterowania
centrali klimatyzacyjnej lub innego
urządzenia) z BMS. Pierwszy z nich, to dobranie takiej aplikacji automatyki, która
będzie kompatybilna z obowiązującym
w danym budynku standardem komunikacyjnym.
Drugą metodą jest skomunikowanie
układu automatyki (działającego w dowolnym
standardzie) z BMS za pomocą
dodatkowego urządzenia, którego zadaniem
będzie konwertowanie sygnałów
nadsyłanych przez obie strony. Firma VTS
zdecydowała się na to właśnie rozwiązanie
i zaoferowała swoim klientom łączność
z BMS poprzez bramkę komunikacyjną.
Korzyści wynikające z takiej opcji to możliwość
zastosowania dedykowanej aplikacji
automatyki zaprojektowanej i zoptymalizowanej
przez VTS do pracy z wybraną central
ą oraz umożliwienie klientowi swobodnego
dokonania wyboru czasu, w którym
zdecyduje się on zainwestować w integrację
automatyki obsługującej centralę
z BMS. Firma zdecydowała się na skomunikowanie
stosowanej przez siebie automatyki
ze standardem LonWorks, postrzeganym
za jeden z najbardziej popularnych.

Konwerter
Aplikacje automatyki VTS dobierane indywidualnie
do każdej konfiguracji centrali klimatyzacyjnej,
niezależnie od obsługiwanych
przez siebie metod przygotowania powietrza
wyposażone są w dwa niezmienne urządzenia: sterownicę z kartą wejść-wyjść oraz
regulator, który umożliwia sterowanie
wszystkimi parametrami centrali, jak równie
ż informuje o stanach pracy poszczególnych
podzespołów urządzenia, także tych
awaryjnych. W takim zestawieniu automatyka
centrali VTS pozostaje bez możliwości
skomunikowania się z jakimkolwiek zewnętrznym
układem sterującym. Zastosowanie
urządzenia RS-485/LON (bramka
BMS) zmienia tę sytuację, sprawiając, że
system sterowania centrali staje się kompatybilny
ze standardem komunikacyjnym
LonWorks. Po uruchomieniu wymagane jest
przełączenie sterownika w tryb „Slave”, który
tym samym traci rolę głównego kontrolera
całości układu automatyki centrali klimatyzacyjnej,
przekazując dowodzenie wyłącznie
sygnałom napływającym z RS-485/LON.

Rys. 1 Komunikacja aplikacji automatyki centrali VTS działającej w standardzie Modbus RTU z siecią LonWorks
Jedna bramka może obsługiwać tylko jedną
centralę klimatyzacyjną. W sytuacji, gdy organizacja
przepływu powietrza jest realizowana
za pomocą większej liczby central,
sprzężenie każdej z nich z BMS wymaga zastosowania
oddzielnej bramki.

Rys. 2 Sterowanie wieloma aplikacjami automatyki central VTS z poziomu nadrzędnego

Autor: Cyprian Estemberg
www.vtsclima.com
Źródło: