Фирма SAUTER: Автоматизация и управление зданием – наша

Фирма SAUTER:
Автоматизация и управление зданием – наша
профессия
Воеводенко Нина Владимировна
Глава представительства АО «Фр. Саутер» в РФ
г. Москва
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
Современные, а тем более, высотные здания невозможны без
надежной и эффективной системы управления, которая должна
обеспечивать безопасность и комфорт для людей, работающих или
проживающих в здании, оптимизировать затраты энергоресурсов,
обеспечивать эффективную и надежную эксплуатацию здания.
Система автоматизации и управления зданием (САиУЗ или
BMS, как ее принято называть на западе) должна полностью
обеспечивать жизнедеятельность высотного здания.
Для решения перечисленных выше задач необходимо не
только
использовать
самое
надежное
высококачественное
оборудование, это, безусловно, необходимая основа, но и создавать
надежные структурные решения, то есть строить хорошо
структурированную систему с ясной архитектурой от верхнего до
нижнего полевого уровня.
В данной статье представлены технические решения на базе
оборудования фирмы SAUTER для больших сложных систем
управления высотными зданиями с повышенными требованиями к
надежности системы.
Кроме того, как все передовое человечество, SAUTER озабочен вопросами защиты и
сохранения окружающей среды. Поэтому сейчас во главу угла мы ставим задачу создания таких
систем управления и поиска таких технических решений, которые, создают максимум комфорта с
минимальным ущербом для окружающей среды, способствуют созданию гармоничной среды
обитания человека как внутри здания, так и вне его. Это означает, прежде всего, поиск энергетически
эффективных решений.
Вначале несколько слов о компании SAUTER. Фирма SAUTER была основана в 1910г.
швейцарским инженером Фрицем Саутером, так что скоро мы будем праздновать 100-летие нашей
фирмы. С самого начала она специализировалась в области автоматизации и управления
инженерным оборудованием. Например, на предприятии до сих пор хранится действующее часовое
реле специальной конструкции, запатентованное г-ном Саутером и предназначенное для управления
освещением на городских улицах. За прошедшие почти 100 лет фирма SAUTER выросла и
превратилась в одного из мировых лидеров в области автоматизации инженерного оборудования
зданий. Хотелось бы подчеркнуть, что все это время SAUTER работал в одном достаточно узком
направлении автоматизации зданий и поэтому достиг в своей области высшей степени
профессионализма. Накоплен огромный опыт, получен ряд международных патентов, отточены
технические решения, как для отдельных видов оборудования, так и для построения системы в
целом.
Но SAUTER не стоит на месте. Наши инженеры постоянно работают над
усовершенствованием оборудования, пример тому наши замечательные приводы с технологией SUT
(Sauter Universal Technology). Кроме того, в соответствии с требованиями современного рынка мы
активно работаем в направлении интеграции систем и оборудования разных производителей. СКАДАсистема SAUTER novaPro Open и ряд станций автоматизации имеет возможность коммуникации по
стандартным протоколам, таким как BACnet, MODBUS, LON, EIB, M-bus и т.п. Это позволяет строить
единую систему управления зданием вплоть до полной интеграции всех подсистем, если этого хочет
заказчик.
Все производство и головной офис фирмы SAUTER расположен в городе Базеле, в самом
центре Европы, где сходятся границы трех государств – Германии, Франции и Швейцарии. То есть,
SAUTER – на 100% европейский производитель.
Далее я приведу примеры систем автоматизации для высотных зданий и структурные
решения, обеспечивающие высокую надежность системы и возможности интеграции различного
оборудования в единую систему управления зданием.
Самое высокое здание Швейцарии
Конечно, Швейцария не является страной небоскребов, но и у нее есть свое самое высокое
здание – «Messeturm Basel», построенное в Базеле. Управление этим многофункциональным
высокотехнологичным здание осуществляет САиУЗ фирмы SAUTER. Система в целом имеет около
19000точек данных, из них 7000 – установки ОВК, 11000 – управление в отдельных помещениях
(офисы, гостиничные номера), 1000 – счетчики энергии.
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
На верхнем уровне управления установлена СКАДА-система фирмы SAUTER novaPro Open.
Верхний уровень включает 2 сервера для сбора данных процесса, 1 сервер для сбора данных от
счетчиков, 4 рабочих станции операторов.
На уровне автоматизации работают 150 станций автоматизации и 250 узлов комнатной
автоматики. Общая топология системы показана на картинке.
В здании расположены: гостиница «Ramada Plaza», выставочный центр г.Базеля, офисные
помещения и сервисный центр.
Интересно, что служба эксплуатации этого достаточно большого объекта состоит из 1
человека. Такое возможно только, если здание оснащено надежной, эффективной, высокоточной
системой управления.
Решение на BACnet
В этом разделе представлено структурное решение, которое наиболее эффективно на
больших объектах, таких как комплексы высотных зданий или для территориально распределенных
объектов, например, городские микрорайоны и т.п. На таких объектах создаются сложные
многокомпонентные системы, насчитывающие десятки тысяч точек данных, где предполагается
использовать оборудование разных производителей.
Основой решения является магистральная сеть Ethernet c протоколом BACnet на Ethernet.
Структура такой сети схематически показана на рис.1. Главной магистралью коммуникации системы
является оптоволоконное кольцо с протоколом BACnet/TCP/IP, по которому осуществляется обмен
информацией между всеми подсистемами и автоматизированными рабочими местами (АРМ)
операторов на верхнем уровне системы.
Подобная структура заложена в основу системы управления комплекса «Федерация».
Немецкая компания «Еберт-Инжиниринг» выполнила стадию «П» и подготовила тендерную
документацию, в которой определены основные принципы построения единой системы управления
комплекса «Федерация» на базе протокола BACnet/TCP/IP.
Инженерный центр компании SAUTER – НТП «Унисервис» развил эту идею на базе
оборудования SAUTER и предложил структуру системы, показанную на рис.1.
Хотелось бы обратить внимание на ряд особенностей данной системы.
- Система имеет традиционную трехуровневую структуру:
- Верхний уровень управления (Management level)
- Уровень станций автоматизации (Automation Stations level)
- Уровень полевого оборудования (Field level).
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
На верхнем уровне расположены диспетчерские компьютеры, АРМы и т.п., связанные
двойным оптоволоконным кольцом (Hyper-Ring). Основным средством коммуникации на верхнем
уровне управления и на уровне станций автоматизации является протокол BACnet/TCP/IP. При этом
АРМы являются обычными участниками сети BACnet и, например, при выходе одного из них из строя,
вся остальная система будет продолжать работать. В качестве коммутаторов мы предлагаем
использовать оборудование фирмы HIRSHMANN (MACH, MS41).
Контроллеры на уровне станций автоматизации подключаются непосредственно в сеть
BACnet, без компьютеров и серверов. Для этого используются специальные BACnet-контроллеры
фирмы SAUTER, описание которых дано ниже. Такие контроллеры могут выполнять как функции
управления какими-либо установками или оборудованием, так и функцию шлюза из сети NovaNet
фирмы SAUTER в сеть BACnet.
Структура всей системы разбита на сегменты. Каждый сегмент управляет своими
установками, например, инженерным оборудованием внутри блока этажей с n по n+m. Внутри
сегмента станции автоматизации связаны по сети NovaNet и вся информация из сегмента передается
через соответствующий BACnet-контроллер в сеть BACnet. При этом каждый сегмент может работать
независимо от сети верхнего уровня или от других сегментов, то есть сохраняет работоспособность
даже в случае, когда в других частях системы что-то вышло из строя. Это обеспечивает высокую
надежность такой сегментированной системы.
Фирма SAUTER производит в настоящее время три вида контроллеров, которые могут
непосредственно подключаться в сеть BACnet на уровне станций автоматизации (все они имеют
сертификат BTL – BACnet Test Laborotory):
- EYK 220 – компактная СА с интерфейсом BACnet, которая выполняет как функции
управления, так и функцию шлюза между сетями novaNet и BACnet;
- EYK 230 – компактная СА с интерфейсом BACnet, которая выполняет функции управления,
функцию шлюза между сетями novaNet и BACnet и функцию шлюза между третьим
протоколом (LON, M-bus, MODBUS RTU, EIB и др.) и BACnet;
- EYK 300 – карта связи с BACnet для модульных станций nova106, которая используется для
интеграции модульной станции управления в стандартизованную сеть BACnet/TCP/IP.
- nova106 с этой картой также может выполнять функции управления и шлюза между сетями
novaNet и BACnet.
Системы безопасности, выполненные на оборудовании других производителей, также могут
быть интегрированы в единую систему управления зданием через протокол BACnet или OPC –
функциональность. Кроме того, в соответствии существующими нормативами и требованиями
безопасности, связь между системами управления ОВК и системами пожарной безопасности должна
осуществляться также на уровне станций автоматизации через сухие контакты.
Кроме того, зачастую возникает необходимость интегрировать какие-либо установки или
оборудование других производителей в единую систему управления на нижних уровнях системы
(уровень станций автоматизации или даже полевой), это могут быть приборы учета, холодильные
станции, автоматика в отдельных помещениях и т.п. Эти решения хорошо апробированы на многих
объектах. В таких случаях для передачи данных по одному из стандартных протоколов в общую
систему автоматизации может быть использована станция автоматизации (СА) nova230 фирмы
SAUTER. Эта СА кроме функций управления имеет также возможности коммуникации по LON, M-bus,
MODBUS RTU, EIB и др. Причем nova230 существует в двух вариантах:
- EYL 230 – имеет интерфейс для передачи данных, полученных по одному из перечисленных
выше протоколов в сеть novaNet фирмы SAUTER;
- EYK 230 – имеет интерфейс для непосредственного подключения в сеть BACnet, интерфейс
для передачи данных по одному из указанных протоколов и соединение с novaNet, то есть
это своего рода «тройник» протоколов.
Приведу пару примеров с использованием станции EYK 230:
Пример 1 Интеграция системы управления в арендуемых помещениях в единую BMS здания.
Арендуемые помещения это множество отдельных офисных, торговых или жилых помещений, в
которых требуется управлять фэн-койлами, приборами отопления, освещением, жалюзи и т.п. В
принципе, эта задача может быть решена с помощью, так называемых, комнатных контроллеров
фирмы SAUTER серии ECOS. В этом случае система управления в арендуемых помещениях
естественно включена в BMS по внутренней сети novaNet фирмы SAUTER.
Другое довольно распространенное решение задачи автоматизации в арендуемых
помещениях строится на базе протокола LON, когда функции локального управления выполняют
приборы, объединенные в LON-сеть. В этом случае для передачи данных из LON-сети в общую
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
систему автоматизации может быть использована станция автоматизации EYK 230 F110. На рис.2
показана принципиальная схема узла связи LON-сети из арендуемых помещений с сетью
BACnet/TCP/IP верхнего уровня через станцию EYK 230 F110. Это решение позволяет полностью
интегрировать систему управления в арендуемых помещениях (LON-сеть) в общую BMS с
протоколом BACnet на верхнем уровне.
Пример 2 Интеграция приборов учета в общую BMS здания. Эта задача часто встречается на таких
объектах, как жилые дома, офисные и торговые центры, когда хозяин здания хочет, чтобы
информация от различных счетчиков или узлов учета поступала на центральный диспетчерский
компьютер. Такая интеграция, при условии, что приборы учета имеют возможность коммуникации по
одному из перечисленных выше протоколов, также может быть выполнена с помощью СА EYL 230.
На рис. 3 показана принципиальная схема узла связи приборов учета тепла с сетью BACnet/TCP/IP.
Информация от счетчиков передается по протоколу M-bus через EYL 230 F010 непосредственно в
сеть BACnet/TCP/IP.
Все приведенные выше примеры демонстрируют возможности оборудования SAUTER для
интеграции на всех ее уровнях от полевого (Field Level) до верхнего уровня управления (Management
Level), причем можно интегрировать как оборудование других производителей в систему SAUTER, так
и оборудование SAUTER в другие системы. Кроме того, СКАДА-система SAUTER - novaPro Open
имеет все современные возможности для интеграции на верхнем уровне системы управления
(Management level), такие как OPC и BACnet и целый ряд других протоколов.
Таким образом, на базе представленных выше технических решений можно строить так
называемые открытые системы, которые дают большие преимущества заказчикам и неограниченные
возможности развития и модернизации. Отдельные сегменты такой системы могут быть выполнены
на оборудовании разных производителей при условии, что они имеют шлюз в BACnet/TCP/IP.
Например, объекты, сделанные в разное время на оборудовании разных производителей в разных
микрорайонах города могут быть сведены в один диспетчерский пункт через сеть Ethernet. Такой
пример есть в нашей практике в г.Ганновере, где отдельные системы были ранее сделаны в трех
микрорайонах на оборудовании Siemens, Jonson Controls и Sauter. В настоящее время эти системы
собраны в единый диспетчерский пункт со СКАДА-системой novaPro Open фирмы SAUTER через
BACnet/TCP/IP. Комплекс «Федерация», состоящий из двух башен также будет выполнен на
оборудовании разных производителей: в башне Б устанавливается система JС, в башне А – система
SAUTER. Диспетчерские компьютеры, установленные в обеих башнях должны взаимно
резервировать друг друга.
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
Такой подход к построению системы управления, ориентированный на дальнейшее
независимое от производителей развитие, наращивание и модернизацию системы, оправдан
экономически и получает все большее распространение в мировой практике
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
Решения Фирмы SAUTER
для построения интегрированной системы управления зданием
Воеводенко Нина Владимировна
Глава представительства АО «Фр. Саутер» в РФ, г. Москва
Задача построения единой или интегрированной системы управления инженерным
оборудованием здания в настоящее время уже не является чем-то новым или необычным.
Современные здания, как правило, имеют в той или иной степени интегрированную систему
управления (BMS). Поэтому технические решения, позволяющие объединить оборудование разных
производителей, практически стали типовыми.
Хотелось бы представить несколько таких типовых решений для объединения различного
инженерного оборудования, построенные на оборудовании фирмы SAUTER. Эти решения хорошо
апробированы на многих объектах. Строятся они на базе стандартных протоколов, таких как BACnet,
MODBUS, LON, M-bus и т.п.
Оборудование фирмы SAUTER предоставляет широкие возможности для интеграции системы
на всех ее уровнях от полевого (Field Level) до верхнего уровня управления (Management Level),
причем можно интегрировать как оборудование других производителей в систему SAUTER, так и
оборудование SAUTER в другие системы.
Приведу несколько примеров, которые наиболее часто встречаются на различных типах
объектов, таких как офисные здания, торгово-развлекательные центры, жилые дома.
Пример 1. Интеграция системы управления в арендуемых помещениях в единую BMS
здания.
Арендуемые помещения это множество отдельных офисных, торговых или жилых помещений,
в которых требуется управлять фэн-койлами, приборами отопления, освещением, жалюзи и т.п. В
принципе, эта задача может быть решена с помощью, так называемых, комнатных контроллеров
фирмы SAUTER серии ECOS. В этом случае система управления в арендуемых помещениях
естественно включена в BMS по внутренней сети novaNet фирмы SAUTER.
Другое довольно распространенное решение задачи автоматизации в арендуемых
помещениях строится на базе протокола LON, когда функции локального управления выполняют
приборы, объединенные в LON-сеть. В этом случае для передачи данных из LON-сети в общую
систему автоматизации может быть использована станция автоматизации (СА) nova230 фирмы
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
SAUTER. Эта СА кроме функций управления имеет также возможности коммуникации по ряду
стандартных протоколов, таких как LON, M-bus, MODBUS RTU, EIB и др. Причем nova230 существует
в двух вариантах:
• EYL 230 – имеет интерфейс для передачи данных, полученных по одному из
перечисленныхвыше протоколов в сеть novaNet фирмы SAUTER;
• EYK 230 имеет интерфейс для непосредственного подключения в сеть BACnet (СА имеет
сертификат BTL), интерфейс для передачи данных по одному из указанных протоколов и
соединение с novaNet, то есть это своего рода тройник протоколов.
На рис.1 показана принципиальная схема узла связи LON-сети из арендуемых помещений с
сетью BACnet/TCP/IP верхнего уровня через станцию EYK 230. Это решение позволяет полностью
интегрировать систему управления в арендуемых помещениях (LON-сеть) в общую BMS с
протоколом BACnet на верхнем уровне.
Пример 2. Интеграция приборов учета в общую BMS здания.
Эта задача часто встречается на таких объектах, как жилые дома, офисные и торговые
центры, когда хозяин здания хочет, чтобы информация от различных счетчиков или узлов учета
поступала на центральный диспетчерский компьютер. Такая интеграция, при условии, что приборы
учета имеют возможность коммуникации по одному из перечисленных выше протоколов, также может
быть выполнена с помощью СА EYL 230, если на верхнем уровне установлена система SAUTER
novaPro или novaPro Open и нужно передать данные от приборов учета в novaNet; или СА EYK 230,
если передача данных на верхнем уровне осуществляется по BACnet/TCP/IP.
На рис. 2 показана принципиальная схема узла связи приборов учета тепла с сетью
BACnet/TCP/IP. Информация от счетчиков передается по протоколу M-bus через EYL 230
непосредственно в сеть BACnet/TCP/IP.
Фирма SAUTER производит в настоящее время три вида контроллеров, которые могут
непосредственно подключаться в сеть BACnet на уровне станций автоматизации:
• EYK 220 – компактная СА с интерфейсом BACnet, которая выполняет как функции
управления, так и функцию шлюза между сетями novaNet и BACnet;
• EYK 230 – компактная СА с интерфейсом BACnet, которая выполняет функции управления,
функцию шлюза между сетями novaNet и BACnet и функцию шлюза между третьим
протоколом (LON, M-bus, MODBUS RTU, EIB и др.) и BACnet;
• EYK 300 – карта связи с BACnet для модульных станций nova106, которая используется для
интеграции модульной станции управления в стандартизованную сеть BACnet/TCP/IP.
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru
• nova106 с этой картой также может выполнять функции управления и шлюза между сетями
novaNet и BACnet.
На рис.3 показана возможная структура BMS здания, с использованием описанного выше
оборудования для интеграции системы. Приведенные выше примеры демонстрируют возможности
оборудования SAUTER для интеграции на уровне станций автоматизации и шлюза с полевого уровня.
Кроме того, СКАДА система SAUTER – novaPro Open имеет все современные возможности для
интеграции на верхнем уровне системы управления (Management level), такие как OPC и BACnet и
целый ряд других протоколов.
Конференция УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ
2 - 3 апреля 2008г г. Екатеринбург (343)22-22-306 www.uraltech.ru