35. Plc для систем автоматизации зданий

АСУЗ — Автоматизированная Система Управления Зданием (АСУ, англ. Building Management System, BMS, нем. Gebaudeleittechnisksystem, GLT). Предназначена для автоматизации процессов и операций, которые реализуются в современных зданиях. Достаточно часто в литературе встречается употребление термина АСУЗ, как системы для автоматизации инженерных систем (или систем жизнеобеспечения) здания: вентиляции, отопления и кондиционирования, водоснабжения и канализация, электроснабжения и освещения, и т.д. В больших и сложных зданиях можно выделить несколько десятков инженерных систем. АСУЗ является технической основой так называемых интеллектуальных зданий.

Основными целями создания АСУЗ являются повышение безопасности, улучшение комфорта и обеспечение эффективности ресурсопотребления. Это комплексная задача, часто имеющая под собой определенную (конкретную для компании, использующей здание) бизнес концепцию. Результат достигается за счет лучшего качества работы систем жизнеобеспечения здания при сокращении расходов на обслуживающий персонал. В мире практически все современные объекты коммерческой недвижимости и жилые здания оснащаются АСУЗ. В России этот процесс только в начале своего развития.

Бытует мнение, что АСУЗ следует различать на системы для коммерческих объектов недвижимости и на системы для коттеджей, дач и отдельных квартир. Таким образом, как бы определяя два сектора рынка: Building and Home Automation.

При построении АСУЗ, как правило, реализуется три уровня автоматизации:

1. Верхний - уровень диспетчеризации и администрирования (Management Level) с базами данных и статистическими функциями, на котором осуществляется взаимодействие между персоналом (операторами, диспетчерами, пр.) и системой через человеко-машинный интерфейс, реализованный в основном на базе компьютерных средств и SCADA-систем. Этот же уровень должен отвечать за информационное взаимодействие с уровнем предприятия.

2. Средний - уровень автоматического(автоматизированного) управления (Automation Level) функциональными процессами, основновными компонентами которого являются контроллеры управления, модули ввода-вывода сигналов и различное коммутационное оборудование.

3. Нижний - "полевой" уровень (уровень оконечных устройств) (Field Level) с функциями входа/выхода, включающий в себя датчики и исполнительные механизмы, а также кабельные соединения между устройствами и нижним-средним уровнями.

Основные плк

• Siemens — SIMATIC S5 и S7;

• Segnetics — Pixel 2511 и SMH 2Gi;

• Omron;

• Mitsubishi — серия Melsec (FX, Q);

• Schneider Electric — Modicon серий Twido, M340, TSX Premium, TSX Quantum;

• Beckhoff

• Allen-Bradley: ControlLogix

36. Автоматизация и диспетчеризация зданий

Автоматизация и диспетчеризация зданий.

Есть одна характерная черта, которая отличает все современные здания, по какому бы назначению они не использовались. Такой чертой является оснащенность таких зданий, в инфраструктуре которых присутствует огромное количество технических устройств и элементов различных инженерных систем. С одной стороны, подобная техническая оснащенность значительно упрощает обслуживание здания и его эксплуатацию, а с другой, делает эти процессы достаточно сложными. За функционированием большого количества автономных технических устройств достаточно непросто проследить и уж тем более сложно сделать вывод об их фактическом состоянии и наличии неисправностей. Между тем, именно вопросы контроля и управления элементами технического оснащения зданий являются наиболее важными, так как именно от работоспособности таких элементов, в первую очередь, зависит как комфортность здания, так и его безопасность.

Для обеспечения централизованного управления техническими системами, входящего в оснащение зданий различного назначения, как раз и созданы системы автоматизации и диспетчеризации. Такие системы, проектируемые для каждого конкретного случая в индивидуальном порядке, не только управляют всеми техническими устройствами в здании, но и контролируют их текущее состояние, принимают оперативные меры в тех случаях, когда возникают аварийные ситуации. Одним из самых главных преимуществ использования таких систем является то, что они исключают из процессов управления техническими устройствами человеческий фактор, способный сыграть в отдельных случаях роковую роль.

Целесообразность использования автоматизированных систем управления зданиями.

Использование систем  автоматизации и диспетчеризации зданий для оснащения различного назначения  предоставляет следующие весомые преимущества:

• возможность получения информации о состоянии технических устройств и инженерных коммуникаций здания в режиме реального времени;

• высокая наглядность предоставляемой информации, за счет использования современного программного обеспечения и передовой компьютерной техники;

• оперативное реагирование при возникновении нештатных ситуаций и автоматическое принятие мер для их устранения;

• возможность дистанционного управления и получения всей необходимой информации на персональный компьютер и даже мобильный телефон, имеющих выход в сеть Интернет;

• круглосуточный мониторинг состояния всех технических устройств и инженерных систем здания, автоматическая фиксация всех событий, представляющих интерес для службы безопасности и сотрудников эксплуатационных служб;

• автоматическое отслеживание изменений, происходящих во внешней среде и принятие корректирующих мер относительно режимов работы инженерного оборудования;

• автоматический контроль за ресурсом работы используемого оборудования и выдача предупреждений о необходимости проведения его технического обслуживания;

• возможность значительного сокращения штата обслуживающего персонала без ущерба для безопасности здания и работоспособности всех технических систем, входящих в его оснащение;

• возможность формирования объемной базы данных, содержащей статистическую информацию по работе оборудования, входящего в оснащение здания.

Структура систем автоматизации и диспетчеризации.

Можно интегрировать такие системы со следующими техническими устройствами и инженерными сетями:

• системы теплоснабжения: отдельные котельные установки или индивидуальные тепловые пункты (ИТП);

• системы приточной и вытяжной вентиляции, системы кондиционирования: центральные кондиционеры и кондиционеры-доводчики, тепловые завесы, фанкойлы и регуляторы воздушного потока;

• системы холодоснабжения: холодильные центры и станции холодоснабжения;

• автоматические системы пожаротушения и пожарные сигнализации: устройства дымоудаления, клапаны дымоудаления и огнезащитные клапаны, устройства газового и водяного пожаротушения;

• охранная сигнализация, системы контроля доступа, камеры наружного и внутреннего наблюдения;

• системы электроснабжения и системы управления освещением: источники бесперебойного питания, трансформаторные подстанции, бензиновые и дизельные генераторы, распределительные устройства и другое оборудование;

• лифтовое и эскалаторное оборудование, входящее в оснащение зданий;

• инженерное оборудование и технические устройства другого назначения.

Функциональные возможности систем автоматизации и диспетчеризации

Различная степень функциональности систем автоматизации и диспетчеризации, формируется на стадии их проектирования. Можно наделить такие системы следующими функциями:

• обеспечение автоматического контроля за состоянием всех технических устройств и инженерного оборудования в здании, с отображением контрольных параметров на специальном мониторе диспетчерского пункта;

• управление отдельными техническими элементами и инженерными системами в целом как при помощи специального пульта, так и в автоматическом режиме – при помощи программ, задаваемых сотрудниками эксплуатационных служб;

• задание алгоритмов работы для отдельных технических устройств и инженерных систем в целом, установка параметров для их автоматического функционирования;

• оперативный контроль в автоматическом режиме за возникновением аварийных ситуаций и принятие мер для их локализации, частичного или полного устранения;

• автоматическая передача сигналов, предупреждающих об авариях и других нештатных ситуациях, регистрация этих сигналов  на диспетчерском пункте и оповещение диспетчеров об обязательном квитировании;

• измерение заданных параметров в режиме реального времени и предоставление информации об их значении, что необходимо диспетчерам как для контроля за работоспособностью оборудования, так и для управления им и предупреждения аварийных ситуаций;

• осуществление контроля за модулями ввода-вывода, контроллерами и каналами связи, отражение информации о параметрах их работы, автоматическое занесение данных в специальный журнал.

Использования систем автоматизации и диспетчеризации для оснащения бизнес-парков

Строительство бизнес-парков приобрело в последнее время большую популярность. Основной причиной такой популярности является удобство таких комплексов, которое они предоставляют своим арендаторам и собственникам. Расположенные, как правило, в очень удачных местах, такие парки объединяют в себе и комфортные места для работы, учебные заведения и детские садики, магазины, кафе, рестораны, гостиницы и многое другое. Компании-арендаторы бизнес-парков, таким образом, предоставляют всем своим сотрудникам оптимальные условия для работы и решения хозяйственных вопросов. Именно по причине достаточно высокого спроса на подобные комплексы, многие компании инвестируют серьезные средства как в их строительство, так и в соответствующее оснащение.

Учитывая тот факт, что на территории бизнес-парков одновременно может находиться большое количество людей, а их инфраструктура должна быть оснащена современным оборудованием, управлять всеми процессами в них, связанными с работой инженерного оборудования, должны автоматизированные системы. Немаловажным является и тот факт, что к степени безопасности бизнес-парков предъявляются повышенные требования. Обеспечить соответствие таким требованиям, как показывает практика, могут только современные системы безопасности, оснащенные средствами автоматизации и диспетчеризации.

37. Исполнительный механизм Hefele и схема его подключения к PLC

38. Построить промышленную сеть на базе LOGO для подключения трех устройств МЭО-16

Добавить еще 2 МЭО-16, на имеющиеся входы и выходы.

39. Построить промышленную сеть на базе LOGO для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele

40. Построить промышленную сеть на базе ROBO-3140 используя модули I-7041, I-7017, I-7042 для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele

41. Построить промышленную сеть на базе ROBO-3140 использкя модули I-7041, I-7065 для подключения двух устройств МЭО-16 и одного Hefele

42. Программирование виртуальных и физических I/O в FBD

При программирование физических портов мы должны указать:

1. Тип модуля I/O;

2. Адрес модуля I/O;

3. Номер используемого канала;

Физические порты используются для связи PLC с исполняемыми устройствами, а так же для получения внешних сигналов(сигналов обратной связи, сигналов с различных датчиков и т.д.)

Виртуальные порты объявляются как переменная и используются для связи PLC с человеко-машинным интерфейсом.

43. Протокол домашней автоматизации X10

X10 — это международный открытый индустриальный стандарт, применяемый для связи электронных устройств в системах домашней автоматизации. Стандарт X10 определяет методы и протокол передачи сигналов управления электронными модулями, к которым подключеныбытовые приборы, с использованием обычной электропроводки или беспроводных каналов.

Стандарт X10 был разработан в 1975 году компанией Pico Electronics (Гленротс, Шотландия) для управления домашними электроприборами.

Линия связи. Для связи модулей сети X10 используется обычная домашняя электрическая сеть. Закодированные цифровые данные передаются c помощью радиочастотного импульса вспышки частотой 120 кГц, длительностью 1мс и синхронизированы с моментом перехода переменного тока через нулевое значение. За один переход через нуль передаётся один бит информации. Приёмник так же формирует окно ожидания вблизи перехода напряжения через 0. Размер окна — 200 мкс. Наличие импульса вспышки в окне — логическая «1», отсутствие — логический «0».

Сами модули сети обычно просто вставляются в розетку, хотя существуют более сложные встраиваемые модули, например заменяемые розетки, выключатели и пр.

Относительно высокая несущая частота не позволяет сигналу распространяться через трансформаторы или между фазами в многофазных сетях и сетях с расщеплённой фазой. Для сетей с расщеплённой фазой для передачи сигнала с фазы на фазу может использоваться обычный конденсатор, но для многофазных сетей и тех сетей с расщеплённой фазой, где простого конденсатора мало, необходимо использовать активный повторитель. Но при передаче сигнала с фазы на фазу необходимо учитывать вышеназванное условие — передача бита начинается при пересечении нуля. Именно по этой причине, при переходе с фазы на фазу, сигнал сдвигается на 1/6 цикла.

Ещё одним важным моментом является возможность блокирования сигналов за пределами действия сети, чтобы, например, модули одной сети X10 не влияли на сеть X10 в соседнем доме. В таких случаях для блокирования сигналов используется индуктивный фильтр.

Протокол.

Передаваемый по сети пакет состоит из адреса и команды, отправляемых контроллером управляемому модулю. Более сложные контроллеры также умеют опрашивать такие же управляемые модули об их статусе. Этот статус может быть достаточно простым («включено» или «выключено»), указывать числовое значение (текущее значение яркости, температура или данные с других датчиков).

Вне зависимости от среды передачи (электрическая сеть или радиосигнал), пакеты X10 состоят из:

• 4 бита — код дома;

• 4 бита — код модуля (может быть задано несколько модулей);

• 4 бита — команда.

Во избежание путаницы и удобства пользователей код дома задаётся латинскими буквами от A до P, а код модуля — цифрами от 1 до 16.

Когда сеть X10 установлена, каждый модуль настраивается таким образом, чтобы откликаться на один из 256 возможных адресов (16 кодов домов × 16 кодов модулей = 256). Каждый модуль реагирует только на команды, отправленные непосредственно ему и на несколько широковещательных команд.

Например, по сети может прийти сообщение вида: «модуль A3» а за ним команда «включиться» (turn on), что заставляет модуль A3 включить подсоединённое к нему устройство. Управление несколькими модулями осуществляется сообщением вида: «модуль A3», «модуль A15» и «модуль A4», а затем команда «включиться». Результат — все вышеперечисленные модули должны включить подключённые к ним устройства.

Стоит отметить, что нет ограничения на использование более чем одного кода дома в случае перечисления, однако, широковещательные команды вида «включить весь свет» или «выключить все модули» влияет только на модули с одиним кодом дома. Таким образом, коды домов могут быть использованы для разделения сети X10 на отдельные зоны.

Радиоканал.

Для обеспечения работы беспроводных пультов, переключателей и прочих устройств был разработан протокол использования радиоканала. Беспроводные устройства передают по радио пакеты данных, почти идентичные передаваемым по проводной сети. Для передачи используется частота 310 МГц в США и 433 МГц в Европе. Ресивер, подключённый к обычной электросети, транслирует полученные по радио команды в стандартную сеть X10.

Недостатки.

• Протокол X10 очень медленный. Около 3/4 секунды занимает передача адреса устройства и команды. Это может быть незаметным при использовании настольного контроллера, но может стать ощутимым при использовании двусторонней связи или при управлении через интеллектуальный контроллер (например, подключённый к компьютеру), особенно при использовании какого-либо сценария для управления несколькими устройствами.

• В сети X10 может передаваться только одна команда в конкретный момент времени. Если в одно и то же время будет вестись передача двух и более команд, это вызовет коллизии: команды не будут корректно приняты или же будут выполнены неверные действия.

• Устройства защитного отключения могут ослаблять сигнал настолько, что он не будет прочитан.

• Некоторые блоки питания, используемые в современной аппаратуре (компьютерах, телевизорах, ресиверах), могут «съедать» проходящие мимо команды сети X10. Это происходит из-за использования конденсаторов на входе блоков питания, которые создают низкое сопротивление для высокочастотного сигнала, сглаживая сигнал. Для подобных устройств существуют входные фильтры, которые позволяют пакетам X10 беспрепятственно проходить мимо подобных устройств.

• Некоторые модули X10 некорректно работают (или не работают вообще), если управляют устройством с низкой потребляемой энергией (менее 50 Ватт), например, флюоресцентными лампами.