PC- és BACnet-alapú épületautomatizálás

A svájci Luzerni-tó partján elhelyezkedő 110 éves épületkomplexum, a Park Hotel Vitznau modern, ötcsillagos luxusszálloda egy történelmi épületegyüttesben. Az épület komplex üzemeltetését, hatékony konfigurálását a Beckhoff rendkívül fejlett, több, mint 100, BACnet-hálózatba kapcsolt PC-alapú épületautomatizálási megoldása végzi. A rendszer maximális kényelmet nyújt a szálloda vendégeinek, és felsőfokú hatékonyságot az üzemeltetőnek.

Patinás épület és modern épületvezérlés egy svájci hotelben 

Miután az épület műszaki infrastruktúráját a legújabb szabványoknak megfelelően alakították át, három és fél év alapos felújító munkát követően 2013 márciusában a Park Hotel Vitznau újra kinyitotta kapuit. A négy házra oszló ingatlan komplexitását, valamint az épületautomatizálás bonyolultságát a szolgáltatások széles köre is jelzi. A hat különböző „galériatípusba” (köztük a zenei, színházi és pénzügyi „galériák”) sorolt 47 lakosztály mellett két étterem, több, mint 30 000 palack bort tároló hat borpince, és egy hatalmas fürdőrészleg, orvosi rendelő, valamint számos egyéb szolgáltatóhelyiség egészíti ki a kínálatot.

A Park Hotel Vitznau történelmi épületkomplexumát a Luzerni-tó partján világszínvonalú, teljességre törekvő épületautomatizálás működteti.

A helyiségek és az épületautomatizálás sokoldalú funkciói

Az épület másodlagos tereit érintő infrastruktúra műszaki funkcióinak alapját a Beckhoff PC-alapú vezérlése adja, amelyet a kivitelező, a s­vájci Panthek rendszerintegrátor cég épített be. Az elsődleges fűtő- és szellőztetőrendszer, valamint a magasabb szintű épületfelügyeleti rendszerek vezérlési és automatizálási feladataihoz 108 db BACnet-hálózatba kapcsolt, IP-szerverként és kliensként működő, 1,1 GHz-es Intel^® Atom™-processzorral ellátott, CX5010 típusú beágyazott PC biztosítja a szükséges adatkapcsolatot és a megfelelő vezérlést.

Az átfogó épületautomatizálás és integrált BACnet kommunikáció hasz­nálatával folyamatosan rendelkezésre áll minden információ, amire a szobák optimális üzemeltetéséhez szükség van, úgy az épületirányítási rendszer számára, mint az egyes lakosztályok szempontjából 

A vezérelt és felügyelt objektumok az egyéni lakosztályok, a szálloda két étterme, valamint a fürdőrészleg és az orvosi rendelő területe, illetve a szintek közötti elosztók és a két meteorológiai állomás. A helyiségek automatizálásánál a világítás, a redőnyök, a légkondicionálás és a lakosztályok szabályozóit egyedileg hozzá lehet rendelni a rendszerhez. Ide tartozik a padlófűtés és a fürdőszobák tükörfűtése. A helyiségekben tipikusan négy világítási effektus – a „sötét”, a „közepes”, a „fényes” és a „ki” világítási forgatókönyvek – közül lehet választani. Kiegészítő különleges színeffektusokat használnak például a bárban és a fürdő pihenőhelyiségeiben. A világítás szabályozása DALI-szabvánnyal történik a PC-alapú vezérlési rendszerhez csatlakoztatott KL6811 buszterminálon keresztül.

A PC-alapú vezérlés egyik legnagyobb előnye a rendszer nyitottsága. Nem jelentett problémát a Park Hotel Vitznau által meg­határozott Modbus RTU szobai érzékelők zökkenőmentes integ­rálása sem

Magasabb szintű beavatkozás a szállodai szobafoglalási rendszeren keresztül lehetséges. A vendég érkezését megelőző 24 órában a szobát az energiaszegény üzemmódból a komfortmódba állítják, amelynek részeként kellemes hőmérsékletet állítanak be, és megnyitják a vízellátást. A foglalási rendszer a C6920 ipari PC-n futó TwinCAT-adat­bázisszerveren és a TwinCAT FIAS-szerveren keresztül több lakosztály egybenyitását is lehetővé teszi. Ehhez automatikusan nyílnak az egymást összekötő ajtók, és a telefonokat, csengőket és főkapcsolókat is ennek megfelelően állítja be a rendszer.
Ugyanehhez a rendszerhez kapcsolódik a két időjárás-állomás is, amelyek információit központilag értékelik. Az információt – egyebek mellett – arra használják, hogy a napellenzőket erős széllökések esetén behúzzák, illetve esős időben becsukják az ablakokat. Mindemellett elégséges „mozgástér” marad az egyének számára: még abban az esetben is, ha biztonsági okokból visszahúzzák a vízszintes ellenzőket, a kiegészítő függőleges ablakrolókat a szoba automatizált rendszere működteti a vendég igényei szerint. Az egyes homlokzatok automatikus árnyékolása a beágyazott PC-vel felszerelt időjárás-állomások egy másik funkciója.

A PC-alapú vezérlésnek és a KL6811 buszterminálon keresztül integrált DALI kommunikációnak köszönhetően a világítást széleskörűen lehet vezérelni, a fürdő területén például különleges és színes effektusokkal 

Moduláris I/O-rendszer: nyitott és rugalmas

A Park Hotel Vitznauban a száznál több beágyazott PC és a körülbelül 90 BK9100 Ethernet TCP/IP- buszcsatlakozó kb. 10 000 I/O-adatpontot szolgál ki. Ezekhez összesen több, mint 1600 buszterminál csatlakozik, amelyek általában a következőket tartalmazzák:

• KL1408 vagy KL2408 nyolccsatornás, digitális bemeneti és kimeneti terminál (24 VDC),

• KL2761 egycsatornás univerzális fényerőszabályzó terminál (230 VAC, 600 VA),

• KL3208 nyolccsatornás  HD analóg bemeneti terminál az ellenállás-érzékelőkhöz,

• KL3464 vagy KL4408 nyolccsatornás analóg bemeneti és kimeneti terminál (0…10 V), valamint összesen:

• 121 KL6041 soros RS485 interfész a Modbus (szobai és egyéb) érzékelőkhöz,

• 112 KL6301 EIB/KNX buszterminál a vezérlő elemekhez és

• 202 KL6811 DALI/DSI elsődleges terminál és tápegység.

Ezek az információk az egyes emeleteken lévő elosztókban „találkoznak”, és ott dolgozzák fel azokat a beágyazott PC-k. Egy folyosó összes funkcióját egyetlen CX5010 beágyazott PC vezérli, beleértve például a termálvíz fertőtlenítését, valamint a hőszivattyú által szállított meleg víz elosztását – ez a meleg víz adja az energiát a szobák légkondicionálásához a mennyezeten, a padlón és a kiegészítő klíma­konvektorokon (fan coil) keresztül.
A PC-alapú vezérlés nyitottságát és rugalmasságát a BACnet hálózati vezérléstechnikába egyszerűen integrált több alrendszer is mutatja. Például a KNX használatával könnyedén megoldható volt az összes vezérlőgomb beágyazása. A Park Hotel Vitznau által meghatározott szobai érzékelők – hőmérséklet és páratartalom, valamint a szellőzés szabályozása – Modbus RTU-val vannak összekötve. Az alkalmazott audió és videó rendszerek viszont Modbus TCP/IP-n keresztül kommunikálnak környezetükkel. Mindezt  szoftveroldalon is nagyobb költségek nélkül meg lehetett oldani a TwinCAT auto­matizálási szoftvercsomaggal és megfelelő kiegészítéseivel. Ugyanez érvényes a szálloda foglalási rendszerére is, ami szerves része a TwinCAT FIAS-szerverre és a TwinCAT-adatbázisszerverre épülő átfogó épületautomatizálásnak.

Egy komplex rendszer egyszerű vezérlése TwinCAT BACnet/IP segítségével

A TwinCAT BACnet/IP segítségével a beágyazott PC-k kielégítik az ISO 16484-5:2010 BACnet-szabvány összes követelményét, és ezáltal skálázható vezérlési platformként szolgálnak az épület­automati­zálási rendszerekhez. Számos további funkciót is bevezettek, melyek túlmutatnak a BACnet-épületvezérlők követelményein. A BACnet-protokoll TwinCAT System Managerbe integrálásának köszönhetően egyetlen eszközzel hatékonyan lehet konfigurálni az I/O-buszterminálokat és a BACnet-eszközöket. Az „auto-mapping”-funkció pedig csökkenti a programozási munkát, és lerövidíti a fejlesztési időt.
A Beckhoff BACnet Building Control (BBC) eszközök funkcióblokkjainak együttműködését további funkciók egészítik ki. Ennek köszönhetően a BACnet objektumok dinamikus generálásával – többek   között – időzítők kapcsolási ütemtervét és trendobjektumokat lehet létrehozni és konfigurálni, akár későbbi időpontban is. A támogatott kliens- és elsődleges (master-) -funkciók segítségével szinkronizálhatók az elosztott órák. A BBMD (BACnet Broadcast Management Device) szolgáltatásokat beépítették a TwinCAT BACnet/IP-be annak érdekében, hogy az elosztott hálózatokban sokrétűen használhassák. A kliensfunkcionalitás keretében a térben távoli eszközök (köztük harmadik fél által gyártottak is) integrálása különösen kényelmes.
Ezt a funkcionalitást nagy hatékonysággal lehetett megvalósítani a Park Hotel Vitznau esetében, főleg azért, mert a Sauter épületfelügyeleti és elsődleges rendszere kommunikációra szintén a BACnet-szabványt használja. Andreas Hutter, a Panthek projektvezetője szerint nagyon egyszerű volt az automatizálási technológia csatlakoztatása, mert a BACnet/IP-n keresztüli csatlakozás sokkal áttekinthetőbb, mint a hagyományos Modbus TCP/IP-csatlakozás esetében. Tovább egyszerűsíti a feladatot az a tény, hogy minden egyes CX5010-készülék önmagában eleve képes BACnet-re csatlakozni.

Kényelmes BACnet-megoldás automatikus leképezéssel (auto-mapping)

A projekt megvalósításának egyszerűsége nem kis részben az auto-mapping funkciónak köszönhető. BACnet-környezetben az adatok mindig objektumokkal és azok tulajdonságaival jelennek meg. Ez hasonlóan érvényes a memória állapotaira (változókra), valamint a hardver input/output és PLC-változókra. Végeredményben ez azt jelenti, hogy az I/O-rendszer összes hardverterminálját, valamint a PLC futásának mindazon állapotát, aminek láthatónak kell lennie a BACnet felől, BACnet-objektumokkal kell leképezni. A TwinCAT BACnet/IP-vel ez kényelmesen megoldódik az automatikus leképezéssel, ami jelentősen lerövidíti a BACnet-objektumok összekötéséhez szükséges munkát. Andreas Hutter ezt így magyarázza: „Ehhez a bonyolult projekthez újrafelhasználható programokat írtunk. Ezáltal a körülbelül 60 programcsomagot ugyanaz a program irányítja, ezért rendkívül nagy hasznát látja annak a ténynek, hogy a BACnet nemcsak központilag, (TwinCAT System Managerrel), hanem a megfelelő programból is közvetlenül konfigurálható. A System Managerben csak az egyedi eszköz jön létre; minden más az egyes vezérlőprogramokban történik.”
Daniel Rothenberger, a svájci Beckhoff-vállalat épületautomatizálási részlegének értékesítési vezetője megemlít egy másik szempontot is: „Különösen fontos, hogy a TwinCAT BACnet/IP számtalan funkcióval és sablonnal könnyíti meg a tervezést, mivel a BACnet sajátos filozófiát és felfogást igényel. Míg a kontrollerek hagyományos programozásához valós változókat használnak, a BACnet-objektum további jellemzőket is tartalmaz „aktuális értékként”, például a minimális és maximális értékeket. A rendszerintegrátornak először ezt kell megszoknia, és ehhez a TwinCAT BACnet/IP nyújt optimális támogatást.”

A képek alkotója/szerzői jogok tulajdonosa: Park Hotel Vitznau, Svájc

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu

Még több BECKHOFF

Címkék: épületautomatizálás | BACnet | TwinCAT