Опыт использования технологии LonWorks® - УКЦ

В настоящее время при проектировании крупных объектов городской инфрастуктуры, таких как предприятия торговли, медицинские учреждения, жилые комплексы и офисные здания все чаще ставится задача комплексного управления инженерными сетями этих объектов. В зависимости от желания и финансовых возможностей Заказчика, степень интеграции инженерных сетей может быть разной. В основном, интеграции подвергаются системы кондиционирования, отопления и ГВС, а также системы управления освещением и безопасности. Здесь будет уместным сделать следующее замечание. Под интегрированными системами управления мы понимаем такие системы управления, которые используют общую идеологию управления, общий протокол обмена, программное обеспечение для конфигурационного и сетевого менеджмента, взаимозаменяемое оборудование разных производителей — словом все, что характеризуется термином "Interchangeability & Interoperability", что означает "Взаимозаменяемость и взаимодействие". Такие технологии начали успешно развиваться с конца 80-х годов прошлого века и к настоящему времени успешно используются во многих странах, поскольку их применение позволяет добиться ощутимой экономии энергоресурсов при полном информационном контроле над всеми задействованными инженерными системами. В сфере управления инженерными сетями наибольшее распространение в мире получили две технологии: LONWORKSR и EIBR. Поскольку изначально LONWORKSR была больше ориентирована на управление климатом, то и выбор был сделан на использование именно этой технологии управления. Кроме того, технология LONWORKSR базируется на идее распределенного управления. Управляющий алгоритм не сконцентрирован в одном центральном контроллере или в компьютере, а разбит на отдельные сегменты, размещенные в локальных контроллерах, которые управляют работой конкретных устройств или систем. Такой подход значительно повышает надежность всей системы управления. Широкий выбор оборудования и доступность программного обеспечения позволили в короткий срок выйти на уровень создания интегрированных систем управления для больших объектов. Один из первых проектов был разработан для Краснодарского Кардиологического центра.

 

Рис.1. Схема системы кондиционирования операционных и палат интенсивной терапии

 

Краснодарский кардиологический центр в настоящее время является крупнейшим на юге Российской Федерации медицинским комплексом по лечению заболеваний сердца. Центр имеет пять операционных блоков, палаты интенсивной терапии, отделение детской реанимации, палаты послеоперационного восстановительного лечения и огромную поликлинику. Штат врачей, медсестер и обслуживающего персонала кардиоцентра составляет более 900 человек. Отделение кардиохирургии насчитывает 500 койко/мест.

 

Рис.2. Система кондиционирования операционных и палат интенсивной терапии

 

Техническое задание предусматривало разработку системы управления и диспетчеризации четырьмя системами кондиционирования, тремя приточно-вытяжными системами вентиляции и системой холодоснабжения. Конфигурация оборудования систем кондиционирования была достаточно сложной. Так, в частности, система кондиционирования операционных блоков и палат интенсивной терапии состояла из двух частей. Первая часть — система предварительной подготовки воздуха — включала пластинчатый рекуператор, два независимых контура подготовки приточного воздуха с температурой 16°С и 26°С. Далее холодный и теплый воздух поступали на шесть независимых камер смешения, которые готовили приточный воздух необходимой температуры для каждой из зон. Вторая часть системы — это подготовка приточного воздуха по влажности. Кроме того, для всех систем кондиционирования, обеспечивающих подачу воздуха в операционные блоки и палаты интенсивной терапии, были предъявлены очень жесткие требования по точности поддержания параметров температурно- влажностного режима, а также требования по обеспечению максимальной надежности. Некоторые системы были более простыми, но, в основном, они включали пластинчатый теплообменник, нагреватель и охладитель.

По системе холодоснабжения особые требования предъявлялись к визуализации состояния и параметров работы чиллера.

 

Рис.3. Управляющая сеть (щелкните по изображению чтобы увеличить)

 

При принятии решения о том, как и на чем делать данный проект, были приняты во внимание различные аспекты. С одной стороны, финансирование, сроки разработки и изготовления системы управления, включая аппаратную часть и программное обеспечение, были минимальными. Но, в то же самое время, требования к надежности и функциональности были максимально жесткими. В итоге остановились на технологии LONWORKSR. К тому времени было разработано и реализовано несколько небольших проектов с использованием LONWORKSR. В данном случае, без использования свободно-программируемых контроллеров нельзя было реализовать в полной мере алгоритм управления. Для обеспечения минимизации затрат и решения поставленной задачи были применены как специализированные контроллеры CORRIGO, так и свободно-программируемые серии DIGI-LON. Такое решение позволило в кратчайшие сроки решить поставленную задачу с минимальными затратами. Кроме того, применение свободно-программируемых контроллеров гарантировало высокую надежность системы в целом. К примеру, если бы управление было бы основано на одном мощном контроллере, выход его из строя привел бы к остановке всей системы, в нашем случае алгоритм управления был разбит между несколькими контроллерами таким образом, что выход из строя любого модуля не является критическим и не приводит к остановке всей системы. Использование LONWORKSR позволяет строить заведомо избыточный алгоритм управления, не привязывая его к конкретным физическим устройствам. В качестве объекта в LONWORKSR используются функциональные блоки, а в качестве инструмента воздействия на алгоритм управления без перекомпиляции- переменные конфигурации. Таким образом, используя такой объектно-ориентированный подход, можно за 3-4 часа, непосредственно на месте, собрать и сконфигурировать сеть, состоящую из достаточно большого количества модулей.

 

Рис.4. Отображение мнемосхемы инженерного оборудования с индикацией значений датчиков, уставок и работоспособности локальных систем управления (щелкните по изображению чтобы увеличить)

 

Система управления построена на основе управляющих модулей АСМ/DDC, в которых использованы компоненты известных европейских фирм-производителей низковольтной аппаратуры.

Программные компоненты, для программирования модулей и конфигурации управляющей сети представляют собой стандартные продукты компании ECHELON, такие как NODE BUILDER, LON MAKER.

В качестве SCADA — был применен программный продукт компании INNOVEX TECHNOLOGIES — INNOVISION 32. A. Диспетчеризация, построенная на упомянутой SCADA системе, выполняет достаточно стандартный набор функций, который стал стандартом де-факто для такого типа систем, а именно:

  1. обмен информацией по сетевому каналу связи с независимыми системами локального управления, установленными в различных помещениях объекта;
  2. многооконный графический интерфейс с оператором;
  3. отображение топологии объекта с указанием места расположения систем локального управления;
  4. дистанционное задание параметров для локальных систем управления;
  5. отображение мнемосхемы инженерного оборудования с индикацией значений датчиков, уставок и работоспособности локальных систем управления;
  6. отображение графиков переходных процессов для каждой локальной системы управления;
  7. отображение списка активных аварий;
  8. ведение и отображение по запросу журнала аварий;
  9. архив функционирования каждой из локальных систем управления.
  10. просмотр архивных данных;
  11. защита от несанкционированного доступа.

В заключение, хотелось бы отметить некоторые моменты.

Применение технологии LONWORKSR, в качестве базовой для Краснодарского проекта полностью себя оправдало. Низкая стоимость управляющего оборудования и открытость програмного ресурса позволили существенно снизить общую стоимость технического решения по данному проекту. При этом, сохранена функциональность системы в целом и полностью обеспечена абсолютная наращиваемость системы.

 

Рис.5. Отображение главного окна системы (щелкните по изображению чтобы увеличить)

 

Объектно-ориентированный подход к проектированию управляющих сетей, построенных на базе технологии LONWORKSR, примененный на Краснодарском проекте, также значительно увеличил надежность управляющих систем ввиду того, что в данной технологии реализуется распределенный принцип управления. Были получены очень высокие показатели соотношения цена/качество. Эти решения были впоследствие использованы на целом ряде крупных объектов в Санкт-Петербурге, Москве и Казани.

И, наконец, опыт, полученный специалистами компании "Арктика" в процессе работ по созданию интегрированных систем управления, позволяет с полной уверенностью утверждать, что наши технические разработки в области распределенного управления инженерными сетями зданий применимы для задач любой сложности.

Лукша В.Л., начальник отдела КИПиА компании "АРКТИКА"