SmartStruxure je nový inteligentní řídící systém budov iBMS, který přináší na trh společnost Schneider Electric. Přehled komponent systému SmartStruxure. Systém s různými možnostmi programování. Hlubší propojení s IT technologiemi použitím Web Services a Widgetů. Přehled výhod systému.
Nový Hardwarový koncept
Řídicí systém je navržen pro instalaci do rozvaděčů a vybaven mnoha funkcemi, které instalaci zrychlují a zjednodušují. Systém je plně modulární. Hlavní řídící jednotkou je Automation Server, který může řídit další I/O moduly. Všechny jednotky jsou tvořeny ze dvou částí. Základem je patice, která se montuje na DIN lištu a pouhým zacvaknutím několika patic vedle sebe propojíte mezi sebou moduly tak, že budou komunikovat a současně budou i napájené. Druhou část tvoří modul s elektronikou, který se jednoduše zaklapne do příslušné univerzální patice. Moduly obsahují funkci automatické adresace (v patici), jsou typu plug and play, jednoduché na instalaci, nepotřebují žádné další propojování pomocí kabeláže a lze je měnit přímo za provozu. Instalace oproti jiným systémům je mnohem rychlejší a tudíž i levnější, protože na zapojení modulů je potřeba mnohem méně práce a času. Vzhledem k možnosti výměny modulu za plného provozu, je servisní výměna vadného modulu otázkou několika minut, aniž by se musel systém zastavovat, rekonfigurovat nebo přeprogramovávat. Jedna sběrnice řízená jedním Automation Serverem zvládne ovládání až 32 modulů (Automation Server, napájezí zdroje a I/O moduly).
Obr. 3. Modul tvořený paticí a jednotkou s elektronikou
Automation Server
Automation Server je velmi výkonné zařízení a je hlavním článkem systému SmartStruxure. Může fungovat jako samostatné zařízení, ale také řídit I/O moduly, monitorovat a spravovat další zařízení na sběrnici. Oproti tradičním HVAC regulátorům funguje Automation Server jako plnohodnotný Server. Může v něm běžet více řídicích programů, současně spravovat I/O moduly, řídit alarmy a uživatele, zvládá časové plány a vytváří reporty a při tom všem může komunikovat různými protokoly najednou (BACnet, LonWorks, Modbus, TCP/IP). Pro přístup do Automation Serveru není nutná žádná speciální aplikace, jak by tomu bylo u běžného regulátoru, ale aplikace běží přímo uvnitř serveru. Ve středních a větší systémech je funkcionalita distribuována na více Automation Serverů, které spolu komunikují pomocí TCP/IP. Pro řízení více Automation Serverů a centrální správu alarmů, je možné použít Enerprise Server. Automation server má k dispozici paměť o kapacitě 4GB. Polovina je určena pro aplikaci a historická data další 2GB jsou určeny pro zálohování. Tím je zajištěno, že všechna data jsou zabezpečena před poškozením, ztrátou nebo neumýslným přepsáním. Automation Server komunikuje pomocí síťových standardů jako jsou DHCP, HTTP, HTTPS apod. Dodržování standardů přináší snadnou instalaci, jednoduchou správu a bezpečnou komunikaci. Součástí Automation Serveru je WebStation, které přes webové rozhraní poskytuje snadný přístup k aplikaci odkudkoliv na světě a slouží pro každodenní práci se systémem.
Obr. 4. Automation Server
I/O moduly
V systému SmartStruxure je k dispozici 16 variant I/O modulů. Každý I/O modul obsahuje pevný počet vstupů a výstupů a díky této široké nabídce, lze zajistit správnou kombinaci datových bodů pro každý projekt. Stejně jako Automation Server, tak i I/O moduly jsou součástí modulárního systému, kterému je dodávána energie a zajištěna komunikace na společné sběrnici. Připojení modulů je jednorázový proces, stačí spojit patice dohromady pomocí vestavěných bočních konektorů a poté zaklapnout modul s elektronikou. Pokud velikost rozvaděče vyžaduje instalaci do více řad pod sebou, jsou k dispozici propojovací kabely. Díky hot swap funkci, lze moduly měnit za provozu, aniž by došlo k přerušení provozu systému. I/O moduly mohou být vybaveny popisnými štítky přímo na místě instalace. Každý modul je vybaven indikátorem stavu, který označuje funkčnost a stav daného modulu. Některé moduly mají také LED diody, které mohou být nakonfigurovány tak, aby signalizovali stav digitálních vstupů nebo výstupů. Unipolární tlumivky napětí na všech vstupech chrání modul proti přepětí nebo vyššímu proudu přicházejícímu ze sítě nebo při nesprávném zapojení.
Pracovní prostředí WorkStation
Systém SmartStruxure klade důraz na intuitivnost a jednoduchost ovládání. Každý uživatel si může své hlavní rozhranní přizpůsobit svým požadavkům a potřebám. Toto své nastavení má uživatel stejné, odkudkoliv se do systému přihlašuje. Systém používá škálovatelnou vektorovou grafiku (SVG), což umožňuje zvětšovat a zmenšovat objekty, bez ztráty kvality a ostrosti. Všechny grafické prvky jsou uloženy lokálně na Automation Serveru nebo na Enterprise Serveru a jsou oprávněným uživatelům k dispozici odkudkoliv. Grafické prvky jsou vytvářeny a upravovány pomocí grafického editoru StruxureWare Building Operation, výkonného nástroje, umožňujícího vizualizaci čehokoliv od provozní úrovně až po podnikovou úroveň. Grafický editor poskytuje paletu snadno použitelných nástrojů pro tvorbu
jakéhokoliv grafického prvku, od základní čáry po fotorealistický obrázek. Je též možné importovat široký výběr formátů, včetně .jpg a CAD výkresů. Pro přizpůsobení chování grafických prvků je možné použít programovací jazyk JavaScript a animacemi lze zvýraznit změny v systému nebo usnadnit navigaci. Je tak možné například vytvořit plán podlaží s barevně odlišenými teplotami pro každou ze zón. Uživatelé mohou prvky ovládat přímo z grafického rozhraní a měnit tak nastavené hodnoty, zapínat/vypínat zařízení a regulovat akční členy – to vše jednoduchým kliknutím tlačítkem myši. Grafické prvky jsou dostupné ve formě knihovny a je možné je dále upravovat, pro naše partnery je k dispozici mezinárodní webové fórům, kde jsou k dispozici další předdefinované grafické knihovny.
Obr. 5. Ukázka vizualizace programu WorkStation
Záloha a obnovení systému
Systém iBMS může obsahovat tisíce vytvořených a nakonfigurovaných objektů. Rychlé zotavení z nečekané události, jakou může být neúmyslné smazání souboru nebo systémová chyba, je zásadní. StruxureWare Building Operation obsahuje vestavěnou funkci zálohování a obnovy, umožňující zálohu, uložení, a obnovu více kopií databáze serveru. Tato funkce je na serveru StruxureWare Building Operation dostupná prostřednictvím WorkStation. Další funkcí systému je utilita Discovery Manager, která detekuje nová zařízení na síti a automaticky vytváří odpovídající zařízení v systému StruxureWare Building Operation, čímž výrazně zkracuje čas nutný pro správu.
Programování
Dnešní budovy vyžadují více než jen základní řízení. Vyžadují aplikace, které je možné přizpůsobit tak, aby vyhověli jednotlivým budovám v požadavcích na automatizaci. Na rozdíl od jiného softwaru vyžadujícího tovární nastavení při nestandardních nebo speciálních aplikacích, je možné software StruxureWare Building Operation velmi jednoduše upravovat. Provozní sekvence lze realizovat přímo na pracovišti, což šetří čas i peníze na jakémkoliv projektu. Servery StruxureWare Building Operation poskytují možnosti programování prostřednictvím skriptů i funkčních bloků. To zajišťuje flexibilitu, umožňující výběr nejvhodnější programovací metody pro danou aplikaci.
Tabulkové zobrazení umožňuje vytvářet a editovat více bodů najednou v tabulkovém formátu namísto editace každého zvlášť. Tabulkové zobrazení podporuje kopírování/vložení obsahu buňky do a z dokumentů Microsoft Excel. Od verze 1.2 je tabulkové zobrazení možné použít pro konfiguraci hodnot, varovných hlášení, trendů, I/O modulů a bodů Automation Serverů, stejně tak bodů Modbus. Každému programu je možné přiřadit specifickou úlohu a dobu, po kterou se vykonává. To zajistí ostatními úlohami nerušený běh programů pro kritické aplikace. Sekvenční vykonávání programů je automaticky řízeno serverem.
Systém obsahuje funkci dynamického programování, kdy program lze editovat za jeho chodu. Po uložení nové verze programu se kód nahradí a spustí se nová sekvence. Vykonávání ostatních programů není procesem aktualizace ovlivněno.
Pro úsporu času a eliminaci nutnosti psát program více než jednou je možné snadno
importovat a exportovat programy do/z externí knihovny. Použitím v editoru obsaženého debuggeru je možné simulovat aplikaci po jednotlivých krocích nebo simulovat dění na vstupech dle určeného vzoru. Online testování probíhá ve WorkStation, kde je k dispozici grafické zobrazení a runtime hodnoty je možné zobrazovat tak, jak jsou vykonávány, s možností záznamu nebo tisku hodnot pro řešení potíží a jemného ladění.
Web Services
Webová služba neboli Web Service je softwarový systém umožňující interakci dvou zařízení na síti. Je přesně definovaný způsob komunikace pomocí protokolu SOAP. Hlavním přínosem webových služeb je přijetí jejich protokolů jako standardů mezi-systémové komunikace a tak vytvářejí vhodný nástroj pro komunikaci mezi firemními systémy a tím i zefektivnění Business-to-Business operací. Systém SmartStruxure používá Web Services zejména pro získávání reálných aktuálních hodnot a alarmů z aplikací třetích stran a k vytváření reportů a analýz historických dat. Jako příklad můžeme uvést získávání aktuálních dat a předpovědi počasí k automatickému nastavení programu topení/chlazení nebo řízení žaluzií a tím docílit zvýšení energetických úspor. Možnosti Web Services jsou však velmi rozsáhlé a do budoucna se budou rozvíjet čím dál více. Pro systém SmartStruxure byly rovněž vyvinuty EcoStruxure web services. Tyto specifické web services přinášejí informace z ostatních systémů a produktů Schneider Electric.
Widgety – jednoduché připojení jiných zařízení
Systém SmartStruxure funguje jako Hub, který sbírá data z různých typů zařízení a poskytuje maximální komfort s optimální energetickou spotřebou. Použití a připojení jiných zařízení než jsou v systémech HVAC běžné, tak aby fungovali správně a poskytovali správná data, je časově náročné a vyžaduje vysokou úroveň znalostí. Widgety jsou prvky vytvořené týmem odborníků, kteří navrhují software StruxureWare Building Operation a odpovídají standardu Smart Widgets. Jsou dostupné pro naše partnery na partnerském webu a obsahují manuály použití, speciální grafiku, ikony a další dokumentaci, pro jednoduchou implementaci do iBMS SmartStruxure. Jako příklad můžeme uvést Widgety pro měřící přístroje, frekvenční měniče, prvky pro měření spotřeb v technologii jištění Acti 9 atd. Pomocí těchto Widgetů se do systému dostanou relevantní informace například o aktuálních energetických spotřebách.
Obr. 6. Ukázka trendu spotřeby energie v systému StruxureWare Building Operation
Závěr
Systém SmartStruxure je nejmodernější iBMS systém na trhu. Přestože přichází na Český trh jako novinka, je v zahraničí již odzkoušený v ostrém provozu a partnery a zákazníky byl přijat s nadšením. Věříme, že nejnovější technické novinky, pevnější propojení s IT světem, jednodušší možnosti integrací, nativní podpora otevřených protokolů a všechny další nesporné výhody přesvědčí k jeho používání i nové firmy a partnery. Začlenění systému do architektury EcoStruxure, pak nabízí rozsáhlé možnosti řízení nejen budov, ale i dalších oblastí podnikání. Schneider Electric nabízí možnost školení na systém SmartStruxure a získání certifikátu nutného pro instalaci systému.
Přehled výhod:
- Centralizovaný systém s distribuovanou inteligencí
- Rychlá dostupnost relevantních informací
- Nativní podpora protokolů BACnet, LonWorks, Modbus, TCP/IP
- Uživatelsky příjemná obsluha
- Dynamická škálovatelná grafika
- Jednoduchá práce s alarmy, událostmi a časovými plány
- Výkonný nástroj pro tvorbu reportů
- Dvě možnosti programování, pomocí skriptů nebo funkčními bloky
- Podpora Web Services a Widgetů
- Individuální přizpůsobení uživatelského prostředí
- Modulární koncept systému
- Jednoduchá integrace produktů 3tích stran
- Široká škála I/O modulů
- Automatická adresace modulů
- Vysoká bezpečnost a ochrana
- Vyměnitelnost modulů za provozu
- Rychlé zapojení modulů bez nutnosti propojení kabely
- Plug and Play moduly
- 4GB paměti v Automation Serveru
Autor:
Robert Šimčík, Schneider Electric, Zákaznické centrum: +420 382 766 333
