Strategie sterowania

Warto przypomnieć, że systemy zrealizowane w technologii LonWorks pracują z wykorzystaniem protokołu komunikacyjnego LonTalk. Węzły sieciowe komunikują się ze sobą z wykorzystaniem mechanizmu zmiennych sieciowych i wiadomości jawnych. Zmienne sieciowe stanowią interfejs do przekazywania danych pomiędzy warstwą aplikacji, a niższymi warstwami protokołu transmisji. Zostały one szczegółowo zdefiniowane i określają precyzyjnie struktury danych, do reprezentacji większości fizycznych sygnałów obiektowych. Zmienne sieciowe tego samego typu, a różnych kierunków, mogą zostać ze sobą powiązane (połączone) logicznie, w celu realizacji funkcji sterującej danym obiektem lub instalacją technologiczną.

81

Połączenia takie są realizowane w ramach procesu integracji sieci sterowania z wykorzystaniem narzędzia zarządzania siecią. W ramach danego urządzenia zmienne sieciowe grupowane są z kolei w bloki funkcjonalne, których zadaniem jest zachowanie spójności pomiędzy sygnałami wejścia i wyjścia oraz algorytmem ich przetwarzania, jak również ustawienie własności konfiguracyjnych. Bloki funkcjonalne są budowane w oparciu o wspomniane wcześniej profile funkcjonalne, które determinują ilość wejściowych i wyjściowych zmiennych sieciowych obowiązkowych, opcjonalnych, ich typy i znaczenie dla określonego modułu, podsystemu. Ponadto profile funkcjonalne mogą określać postępowanie przy przetwarzaniu danych, reakcję węzła sieci na określone zdarzenia, a nawet dopuszczalne wartości zmiennych sieciowych. Zatem przy określaniu strategii sterowania, w technologii LON, punkt wyjścia stanowią profile funkcjonalne.

Obszary zastosowań dla, których opracowano profile funkcjonalne to: • Kontrola dostępu/SSWiN/Monitoring;

• Zarządzanie energią;

• Urządzenia przeciwpożarowe i oddymiające; • Urządzenia HVAC; • Wejścia/Wyjścia; • Oświetlenie; • Sterowanie napędem; • Chłodnictwo; • Czujniki;

Jak już wspomniano wcześniej, interoperacyjność jest czynnikiem, który pozostaje w bezpośrednim zawiązku z otwartością systemu BACS oraz jego elastycznością w zakresie organizacji funkcjonalnej różnych instalacji, urządzeń i węzłów. Wyjaśnienie tej idei, można przeprowadzić na przykładzie wybranego profilu funkcjonalnego, stowarzyszenia LonMark – profil sterownika VAV (zmiennego strumienia powietrza) nr #8010. Zawarto w nim wiele funkcjonalności podstawowych dla wszystkich typów sterowników VAV. Jeśli skupić uwagę na jednej z nich, związanej z ustaleniem punktu nastawy temperatury w kontrolowanej strefie, widać jakie znaczenie ma interoperacyjność. Spośród dwudziestu standardowych zmiennych sieciowych SNVT i dwunastu standardowych elementów ustawień konfiguracyjnych sterownika VAV, aż pięć odgrywa zasadniczą rolę w ustaleniu właściwej nastawy temperatury w strefie (rysunek nr 3.5). W rzeczywistej aplikacji omawianego profilu w węźle sieciowym, informacje w nagłówku aplikacji urządzenia pozwalają na jego identyfikację jako właśnie sterownika VAV, zgodnego z profilem #8010. Piąta ze zmiennych sieciowych (nv5 –

nviApplicMode) szablonu profilu, jest zmienną wejściową z informacją o trybie pracy aplikacji

sterownika VAV. Jest ona przechowywana w ustandaryzowanym formacie SNVT_hvac_mode i może przybrać jedną z kilku predefiniowanych wartości. Jest ich aż dwadzieścia m.in.:

HVAC_OFF=6, HVAC_HEAT=1 czy HVAC_COOL=3. Na przykład gdy sterownik otrzymuje

rozkaz chłodzenia COOL, zmienna przyjmuje wartość HVAC_COOL=3. Wybór trybu pracy jest pierwszym krokiem do ustalenia temperatury w kontrolowanej strefie. W kolejnym kroku należy określić tryb obecności osób w strefie. Niezbędne informacje mogą być dostarczane przez podpięty do sterownika czujnik obecności lub za pośrednictwem sieci (zewnętrzny czujnik obecności). Za ich obsługę odpowiada zmienna ósma (nv8 – nviOccCmd), która jest standardowym elementem aplikacji, przewidzianym w profilu do obsługi danych o obecności.

82

Źródłem wspomnianych informacji dla sieci, może być również moduł z harmonogramem czasowym, czujnik obecności powiązany z systemem oświetlenia lub bezpieczeństwa czy inne moduły określające stan zajętości pomieszczeń (np. kontrola obecności). Niezależnie od tego w każdym przypadku, znając tryb pracy aplikacji (COOL) oraz stan zajętości strefy (OCCUPIED – obecność), punkt nastaw temperatury jest ustalany w module sterownika VAV, na podstawie zadanej standardowej własności konfiguracyjnej. Jest ona konfigurowana w procesie komisjonowania i zawiera wartości nastawy temperatur dla trybu chłodzenia i nagrzewania strefy/pomieszczenia dla stanów z obecnością i bez obecności. Równie istotnym element determinującym nastawę temperatury dla kontrolowanej strefy jest druga sieciowa zmienna wejściowa (nv2 - nviSetPoint) w tym profilu funkcjonalnym. Ma ona charakter nadrzędny i umożliwia pobranie nowej nastawy temperatury, która może być wykorzystana do przeprogramowania z sieci punktów pracy sterownika VAV, zaproponowanych w ustawieniach konfiguracyjnych [45].

Rys. 3.5. Profil funkcjonalny #8010 ze zmiennymi sieciowymi i ustawieniami konfiguracyjnymi

Omówione w przykładzie zależności pomiędzy wieloma elementami pojedynczego profilu funkcjonalnego oraz możliwości ich integracji z innymi modułami węzłów sieciowych, wskazują jak znaczący jest potencjał przyjętych koncepcji otwartości i interoperacyjności w określaniu strategii sterowania ukierunkowanych na poprawę efektywności energetycznej budynków, z wykorzystaniem sieciowych standardów automatyki budynkowej.

83

zdefiniowana funkcjonalności danego urządzenia i jego interfejsu funkcjonalnego, natomiast mniej szczegółowo opisują sposób integracji całego systemu sterowania. Dlatego też należy je postrzegać jako podstawowy element, determinujący możliwe do realizacji strategie i ich funkcje w projektowanym systemie sterowania. W ten sposób wiedza na temat profili funkcjonalnych obsługiwanych przez daną grupę urządzeń, pozwala na organizowanie/opracowywanie bardziej złożonych wariantów sterowania, uwzględniających strategie sterowania poszczególnymi instalacjami technologicznymi.

Strategie sterowania należy rozpatrywać w ramach poszczególnych instalacji technologicznych, węzłów sieciowych, podsystemów sterowania. Jak już wspomniano wcześniej możliwe jest wyróżnienie kilku grup podsystemów, w ramach których wyszczególnione są dane strategie sterowania. W przypadku standardu LonWorks możliwe do zrealizowania strategie opisane mogą być za pomocą profili funkcjonalnych. Na przykład strategie sterowania dotyczące oświetlenia, opisane są przez odpowiednie profile funkcjonalne zamieszczone w tabeli nr 3.12 (z listy profili stowarzyszenia LonMark [46]).

Tabela 3.12 Profile funkcjonalne używane w standardzie LonWorks

Oznaczenie profilu

Nazwa profilu (pol.) Nazwa profilu (ang.)

Profile funkcjonalne oświetlenia

3040_10 Element wykonawczy lampy Lamp Actuator

3050_10 Sterownik stałego natężenia oświetlenia Constant Light Controller

3071_10 Sterownik zajętości Occupancy Controller

3200_10 Wyłącznik Switch

3250_10 Panel zadawania scen świetlnych Scene Panel 3251_10 Sterownik scen świetlnych Scene Controller 3300_10 Zegar czasu rzeczywistego Real Time Keeper 3301_10 Harmonogram na bazie czasu

rzeczywistego

Real Time Based Scheduler

3401_10 Sterownik panelu oświetlenia Lighting Panel Controller Profile funkcjonalne urządzeń HVAC - ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji 8020_10 Sterownik klimakonwektora Fan Coil Controller 8030_10 Sterownik jednostki dachowej Roof Top Unit Controller

8040_10 Chłodnica Chiller

8051_10 Sterownik pompy ciepła ze sterowaniem temperaturą

Heat Pump with Temperature Controller

8060_10 Termostat Thermostat

8070_10 Sterownik sufitu chłodzonego Chilled Ceiling Controller 8080_10 Sterownik wentylatora Unit Ventilator Controller

8090_10 Zadajnik komfortu pomieszczenia Space Comfort Control Command Module

8010_11 Sterownik VAV (zmiennego przepływu powietrza)

VAV Controller

8110_11 Siłownik klapy (przepustnicy) Damper Actuator

8120_10 Sterownik pompy Pump Controller

8131_10 Pozycjoner zaworu Valve Positioner

8301_10 Sterownik bojlera Boiler Controller

84 Oznaczenie

profilu

Nazwa profilu (pol.) Nazwa profilu (ang.)

8500_20 Sterownik komfortu pomieszczenia Space Comfort Controller Profile funkcjonalne kontroli dostępu, sygnalizacji włamania i monitoringu

5035_10 Czujnik identyfikatora Identifier Sensor 5051_10 Urządzenie sterowania przejściem Entry/Exit Device

5091_10 Sterownik modemu Modem Controller

5092_10 Spis telefonów Telephone Direcory

Profile funkcjonalne wejść/wyjść

0520_10 Wejście analogowe Analog lnput

0521_10 Wyjście analogowe Analog Output

0001_11 Czujnik bez sprzężenia zwrotnego Open-Loop Sensor 0002_11 Czujnik ze sprzężeniem zwrotnym Closed-Loop Sensor 0003_11 Element wykonawczy bez sprzężenia

zwrotnego

Open-Loop Actuator

0004_11 Element wykonawczy ze sprzężeniem zwrotnym

Closed-Loop Actuator

Profile funkcjonalne zarządzania

0000_20 Obiekt sterujący węzła sieci LON Node Object

0006_10 Kalendarz Calendar

0007_10 Harmonogram Scheduler

2110_10 Rejestrator liczników mediów (energia elektryczna, woda, ciepło)

Utility Data Logger Register

2201_10 Licznik mediów Utility Meter

Profile funkcjonalne sterowania napędem

6010_11 Napęd o zmiennej prędkości Variable Speed Motor Drive 6110_10 Element wykonawczy żaluzji Sunblind Actuator

6111_10 Sterownik żaluzji Sunblind Controller

Profile funkcjonalne czujników

1010_11 Czujnik natężenia oświetlenia Light Sensor

1030_10 Czujnik ciśnienia Pressure Sensor

1040_10 Czujnik temperatury Temperature Sensor

1042_10 Czujnik zamrożenia Frost Sensor

1050_10 Czujnik wilgotności względnej Relative Humidity Sensor

1051_10 Czujnik deszczu Rain Sensor

1060_10 Czujnik obecności Occupancy Sensor

1070_10 Czujnik CO2 CO2 Sensor

1083_10 Czujnik prędkości przepływu powietrza Air VelocitySensor