Zawsze świeże powietrze: System połączeń SmartWire-DT to idealne rozwiązanie dla systemu zarządzania przepływem powietrza w budynkach uniwersytetu

Kontekst

System zarządzania przepływem powietrza w budynkach wydziału chemii dużego niemieckiego uniwersytetu pilnie wymagał nowej koncepcji. Dzięki swojemu bogatemu doświadczeniu firma Wagner and Müller z siedzibą w Aachen, otrzymała kontrakt związany z ich imponującą koncepcją rozwiązania obejmującego system komunikacji i połączeń SmartWire DT firmy Eaton oraz kombinacje rozruszników silnikowych PKE. W porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) dla budynków, nowe rozwiązanie oparte jest na wysokowydajnych standardowych komponentach i oferuje możliwe do zweryfikowania oszczędności kosztów.

Wyzwanie

Układy cyrkulacji powietrza trzech budynków należących do wydziału chemii na niemieckim uniwersytecie musiały zostać zmodernizowane. Kilkukrotnie zaobserwowano pojedyncze problemy z otwieraniem drzwi, ponieważ zawiódł system nawiewu powietrza. W sumie zaprojektowano pięć systemów, które miały być kolejno uruchamiane.

Rozwiązanie

Rozwiązanie dla systemu cyrkulacji powietrza obejmuje zastosowanie systemu połączeń SmartWire-DT: SmartWire-DT firmy Eaton jest systemem komunikacji dla rozdzielnic przemysłowych, opartym na koncepcji ciągłego rozwoju szaf sterowniczych oraz urządzeń peryferyjnych. Jednakowo zaprojektowany i otwarty system zastępuje okablowanie sterujące we wszystkich komponentach, od wyłącznika, poprzez rozruszniki silnikowe i przemienniki częstotliwości, aż po urządzenia sterujące. W sumie na wydziale chemii zastosowano około 500 rozruszników silnikowych PKE firmy Eaton, z których każdy jest używany w kombinacjach dwóch rozruszników dla niskich i dużych prędkości wentylatorów wywiewanego powietrza. Obie prędkości mogą być blokowane zarówno sprzętowo jak i programowo. Do wentylatora przypisanych jest kilka małych pomieszczeń lub jedno duże, przy czym każdy wentylator jest instalowany na dachu budynku.

Każdy z pięciu systemów wydziału chemii składa się z rozdzielnicy (szerokość 2,60 m, wysokość 2 m), z których każda zawiera panel dotykowy Eaton HMI/PLC - 7,4 calowy panel dotykowy serii XV z interfejsem Profibus DP fieldbus - oraz rozruszniki DOL montowane na szynach zbiorczych SASY 60i firmy Eaton. W połączeniu z wyłącznikami mocy i wyłącznikami silnikowymi firmy Eaton, system szyn zbiorczych SASY 60i tworzy spójne, certyfikowane przez UL rozwiązanie do przełączania, sterowania, ochrony i dystrybucji energii.

Kombinacje rozrusznika silnikowego z PKE podłączonym do systemu SmartWire-DT pozwalają uniwersytetowi zapewnić integrację w świecie automatyki: Interfejs komunikacyjny PKE-SWD-32 zapewnia również aktualną wartość przepływu prądu w PKE oraz różne funkcje sygnalizacyjne, takie jak diagnostyka, sygnały stanu lub przeciążenia. Wszystkie istotne dla procesu dane są przekazywane bezpośrednio do sterownika i udostępniane w całym systemie. Tak utworzona przejrzystość danych zwiększa wydajność i niezawodność działania napędów w obszarze wyłącznika silnikowego. Sterownik PLC (lub system sterowania) jest zawsze wyposażony w aktualne i precyzyjne dane diagnostyczne, a progi zadziałania wyłączników i przeciążenia mogą być również ustawione stosownie do ochrony silnika.

Imponujące rozwiązanie oparte na standardowych komponentach oferowane dla wydziału chemii uniwersytetu oferuje szereg korzyści. Koncepcja automatyki budynku nie opiera się na autorskim rozwiązaniu wyspowym, lecz wyłącznie na standardowych komponentach. Każdy wykwalifikowany technik może przeprowadzić prace konserwacyjne sprzętu i oprogramowania, jak również rozbudować system zgodnie z wymaganiami norm i przepisów. Dotyczy to również sterownika HMI/PLC, ponieważ podobnie jak wszystkie grupy produktów xSystem, seria XV100 jest programowana jako sterownik PLC z systemem programowania xSoft-Codesys-2 opartym na CoDeSys zgodnie z normą IEC61131-3. Zaimplementowana może być wizualizacja Galileo lub CoDeSys Target. Każdy interfejs HMI/PLC pięciu systemów jest wspierany przez zasilacz UPS Eaton 5125.

Zainstalowane rozwiązanie pozwala również uniwersytetowi na wdrożenie efektywnego systemu zarządzania energią. Zużycie energii przez wszystkie silniki może być oceniane, a wszystkie wartości są przekazywane do systemu monitorowania w celu analizy.

System zarządzania przepływem powietrza został zaprojektowany w taki sposób, że w przypadku awarii poziomu 2 (wysoka prędkość), system odprowadzania powietrza może nadal pracować na aktywnym poziomie 1 (niska prędkość).

Autonomiczny system odprowadzania powietrza z opcją centralnego sterowania

Pięć systemów cyrkulacji powietrza działa niezależnie od siebie. Nie wymagają one zatem podłączenia do centralnego systemu sterowania, aby mogły w pełni funkcjonować. Poziom sterowania wykorzystuje obecnie Modbus, który jest podłączony poprzez bramkę do protokołu BACnet. Dyskutowane jest również połączenie systemu SmartWire-DT poprzez Profibus DP z centralnym systemem sterowania. Pozwala to na wdrożenie centralnego systemu monitorowania, a system SmartWire-DT już teraz oferuje tę opcję, aby zapewnić przyszłościową konstrukcję. Prądy silnikowe 250-ciu dwubiegowych silników mogą być nie tylko równolegle monitorowane przewodem systemu SmartWire-DT, ale również panel dotykowy może przekazywać te informacje do centrum sterowania budynkiem za pośrednictwem standardu OPC.

PKE z wtykanym blokiem wyzwalacza PKE-XTUA z funkcją ZMR.

Kolejną funkcją oferowaną przez wyłącznik silnikowy PKE jest zastosowanie wtykowych bloków wyzwalaczy. W połączeniu z modułem podstawowym PKE, wtykany blok wyzwalacza PKE-XTUA z funkcją przekaźnika przeciążeniowego nie inicjuje odłączenia wyłącznika silnikowego w przypadku przeciążenia silnika, ale wyłącza stycznik w jego torze. W ten sposób PKE pozostaje załączony i nie wymaga ręcznego resetowania.

Rezultaty

Dypl. Inż. Robert Wagner, dyrektor firmy Wagner and Müller wysuwa następującą konkluzję: „Zaproponowaną przez nas koncepcję przedstawiliśmy planistom uniwersytetu, którzy nawet pomimo swojej bogatej wiedzy technicznej byli pod wrażeniem naszego rozwiązania. Używając systemu połączeń SmartWire-DT wraz z kombinacją rozruszników silnikowych z PKE, zastosowaliśmy idealne rozwiązanie, ponieważ nasz panel nie przyczynia się tylko i wyłącznie do oszczędności finansowych. SmartWire-DT zwiększa dostępność systemu, zmniejsza ilość okablowania w obwodzie sterowania i oszczędza czasochłonne rozwiązywanie problemów podczas uruchamiania aplikacji i konserwacji”.