В рубрику "ИТ-интеграция" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Под высокими словами, написанными в преамбуле, стоит мощный технологический фундамент – автоматизация зданий. Это одна из очень интересных, активно развивающихся отраслей, которые, появившись сравнительно недавно, уже прочно заняли свое место в нашей жизни. Оставаясь незаметной, она меняет качество жизни. В быту более распространены такие понятия, как умный дом и интеллектуальное здание.
Еще недавно датчики являлись основным прибором для контроля инженерных систем здания, а автоматика была приложением, необязательным, ненадежным и часто просто лишним. В основном показания приборов записывались в журнал при обходе, а вывод показаний на экран компьютера был экзотикой, как и сами компьютеры.
В нашей стране до сих пор тысячи предприятий снимают показания визуально. Особенно ярко это проявляется в энергоучете. Более 97% продаваемых в стране счетчиков электроэнергии – аналоговые, не имеют собственного интерфейса вовсе или имеют нестандартный интерфейс для того, чтобы принудить покупателя использовать считывающее оборудование и ПО этого же производителя.
Но времена меняются, и датчики с исполнительными механизмами занимают нижнюю строчку в иерархии системы автоматизации. Сейчас они называются полевыми устройствами, и хотя являются зачастую вполне самостоятельной интеллектуальной единицей, основное их предназначение – снять значение физической величины и передать на более высокий уровень – уровень автоматизации. Сбор данных с датчиков производится по довольно простым, но надежным каналам: дискретным, аналоговым или интерфейсным.
На основании собранной информации автоматика среднего уровня (автоматизации) принимает тактические решения об изменении управляющих воздействий исполнительных механизмов, вычисляются косвенные физические величины, определяются критические значения и блокируются аварийные ситуации. Именно на этом уровне проявляется интеллект системы управления: от функционирования этого звена зависит безаварийная работа всех узлов инженерной инфраструктуры. Пользователь узнает о существовании системы автоматизации только тогда, когда происходит авария или сбой. В остальное время она должна быть незаметна, обеспечивая комфорт и экономичность управляемого объекта.
Собранная и обработанная таким образом информация передается на самый верхний уровень, уровень управления. Здесь информация предъявляется в удобном человеческому восприятию виде: производится аналитика и принимаются стратегические решения – какие установить пределы контролируемых параметров, какие действия следует предпринимать, что принять за ошибочное показание датчика или процесса, а что является действительно угрожающим симптомом. На этом уровне принимаются решения о том, каким именно образом экономить, какие алгоритмы системы управления следует изменить, какие оставить, когда оборудование должно работать в комфортном, а когда в экономичном режиме. Принятые стратегии передаются обратно на уровень автоматизации и в дальнейшем отрабатываются в автоматическом режиме.
Пирамида на рис. 2. описывает любые системы автоматизации. Они различаются используемыми коммуникационными технологиями, типами контроллеров, датчиков, систем визуализации и диспетчеризации.
В зависимости от сферы применения требования к применяемым технологиям различаются. Как правило, эти требования относятся к используемым материалам и оборудованию. Например, в нефтегазовой отрасли важна взрывозащищенность, в области коммерческого учета – метрологическая точность, в противопожарных системах – устойчивость к горению и т.п.
Однако не менее важными являются требования к коммуникационным протоколам и интерфейсам. С помощью коммуникаций происходит передача информации в пределах уровня или между уровнями автоматизации.
Одни протоколы больше подходят для полевого уровня, другие для уровня автоматизации, а некоторые настолько универсальны, что используются на различных уровнях.
Изначально в системах автоматизации зданий применялись те же коммуникационные технологии, что и в промышленной автоматизации, однако позже были разработаны специализированные протоколы, которые активно используются и сейчас.
В качестве полевых наибольшее применение получили следующие протоколы:
Следующие три универсальные технологии, KNX (EIB), LON и BACnet, по праву считаются основными в автоматизации зданий.
У каждой из этих технологий есть свои приверженцы и противники, все имеют свои сильные и слабые стороны, а также сложившуюся сферу применения.
Например, KNX – простой и надежный протокол, чаще всего используется в домашней и офисной автоматизации для управления климатом, освещением и шторами/жалюзи, что обусловлено наличием очень широкого ассортимента дизайнерских решений для управления комнатной автоматикой. Сотни производителей выпускают различные дизайнерские линии для электроинсталляционных изделий и выполненные в этом же дизайне выключатели и термостаты системы KNX. Конечно, это не единственное преимущество системы KNX, но точно бесспорное.
Технология BACnet чаще всего используется в качестве основного протокола обмена данными между ПЛК уровня автоматизации, а также для связи с самым верхним уровнем управления, благодаря хорошей информационной насыщенности протокола, возможности передавать большое количество информации одной посылкой и простоте реализации связывания устройств.
Технология LonWorks является открытой, и изделия разных производителей легко объединяются в общую сеть при условии соблюдения разработчиком правил интероперабельности, то есть стандарта межприборного взаимодействия. На сайте ассоциации LONMARK International можно найти список стандартных типов переменных SNVT Master List и конфигурационных параметров SCPT Master List (SNVT – Standard Network Variable Types, SCPT – Standard Configuration Property Types). Кроме того, все устройства должны соответствовать стандартному функциональному профилю SFPT (Standard Functional Profile Types). Функциональный профиль – это набор входных и выходных сетевых переменных и конфигурационных параметров, типичных для приложения. Среди функциональных профилей можно найти самые разные, такие как календарь, чиллер, CO2-сенсор, контроллер постоянного освещения, тепловой насос и т.п. Всего определено 97 стандартных профилей.
Технология LonWorks в настоящее время используется в основном для автоматизации инженерных систем зданий. Ниже приведены основные системы, в которых используется технология LON:
Системы, построенные на LON-технологии отличает высокая надежность оборудования и коммуникаций, высокая достоверность передаваемой информации, наличие большого числа высококвалифицированных специалистов, владеющих этой технологией.
При всей своей надежности технология довольно сложна. Так, простая замена вышедшего из строя LON-устройства требует программирования и введения нового устройства в эксплуатацию, что непросто выполнить неквалифицированному диспетчеру. С другой стороны, поскольку замена должна производиться специалистом, это уменьшает возможность ошибки при замене оборудования.
Наиболее типовые решения использования различных технологий при автоматизации зданий обусловлены размерами сети, требованиями к надежности, а также к цене решения.
Cегодня технология LonWorks для средних и малых систем может применяться на всех уровнях. Для больших систем чаще всего используется BACnet для основной шины (уровня управления), а в ответвлениях – LON или KNX. Наиболее типична схема диспетчеризации высотного здания – в качестве основного протокола сбора данных используется BACnet, а этажная автоматизация выполнена на LON.
Некоторые конкретные полевые задачи решаются локальными интерфейсами, например управление освещением чаще реализуется по протоколу DALI, а сбор данных с электросчетчиков осуществляется в основном по протоколам M-Bus и Modbus. Для связи с этими протоколами применяются шлюзы или специализированные ПЛК.
Для связи LON с другими технологиями используются шлюзы, обеспечивающие передачу данных в соответствии с требованиями как на нижний, так и на верхний уровень. Например, ПЛК компании Saia-Burgess могут одновременно осуществлять связь по 13 различным интерфейсам и протоколам. Можно подключить одновременно шины LON, KNX, BACnet, DALI, M-Bus, Modbus, а также Web-интерфейс для визуализации. Важно только правильно написать программу, осуществляющую обмен данными между различными протоколами. Аналогичное решение, но уже на PC-совместимом контроллере предлагает компания Newron Systems – программное решение doMoov-SW. А компания Loytech производит сетеобразующие устройства LON со шлюзами в другие протоколы.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2015
Посещений: 10532
Автор
| |||
В рубрику "ИТ-интеграция" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
