Przemysłowy interfejs Ethernet w urządzeniach do systemów HVAC od APONE

Systemy HVAC oparte o ideę Internetu Rzeczy

Nowoczesne systemy HVAC realizowane są w oparciu o ideę Internetu Rzeczy, który w ostatnim czasie staje się coraz bardziej powszechnym zagadnieniem. Taka koncepcja zapewnia bowiem między innymi, a dla inwestorów przede wszystkim, oszczędności energii elektrycznej związanej z przygotowaniem powietrza o wymaganych parametrach. By móc realizować koncepcję Internetu Rzeczy wykonawcy instalacji muszą przechodzić z dotychczas stosowanych rozwiązań tradycyjnych (analogowych lub opartych na magistrali szeregowej) na urządzenia z interfejsem Ethernet. APONE, dostrzegając ten trend, prezentuje serię urządzeń do HVAC, których wyróżnikiem jest interfejs Ethernet. Zastosowany w projektowanych i produkowanych w Polsce urządzeniach protokół Modbus TCP, regulowany przez Modbus Organization, jest jednym z najpopularniejszych standardów komunikacyjnych. Modbus TCP jest protokołem silnie wspieranym przez większość najpopularniejszych sterowników programowalnych PLC i paneli operatorskich HMI, przez co jego implementacja nie stanowi żadnego problemu.

Rys. 1. Przetwornik SiOne z Ethernet (Modbus TCP).

Pierwszą grupę urządzeń z Ethernet do systemów HVAC, oferowaną przez APONE, stanowią programowalne przetworniki do kontroli parametrów powietrza. Wspomniane urządzenia pomiarowe z serii SiOne, w zależności od wersji, mogą mierzyć wilgotność względną, temperaturę, ciśnienie atmosferyczne, różnicę ciśnień powietrza, stężenie dwutlenku węgla CO2,  a również lotne związki organiczne LZO (VOC) i pyły zawieszone (PM). Warto zwrócić uwagę na wybrane modele przetworników, które mierzą jednocześnie więcej niż dwa parametry. Są to między innymi przetworniki mierzące wilgotność, temperaturę i CO2, wilgotność, temperaturę i lotne związki organiczne (LZO/VOC) lub wilgotność, temperaturę i pyłki zawieszone PM. Tego typu kombinacji wielkości mierzonych jest więcej – zapraszamy do zapoznania się z katalogiem produktów SiOne.

Wspomniane wyżej przetworniki, oprócz wspomnianego interfejsu Ethernet oraz funkcji pomiaru wielu wielkości, wyróżnia również:

• Wysoka dokładność pomiarów – np. dla wilgotności standardowo ±2.0 %RH lub nawet ±0.8 %RH z zewnętrzną sondą Sens-H.
• Możliwość kalibracji przetworników w przyszłości – np. przetworniki mierzące CO2 posiadają funkcję kalibracji w punkcie 400 ppm lub 0 ppm.
• Szeroki zakres pomiarowy – np. istnieje możliwość doboru zewnętrznej sondy wilgotności i temperatury z serii Sens-H, która będzie mierzyła w zakresie -100…+200 ⁰C i 0…100 %RH.
• Funkcja obliczeń psychometrycznych – przetworniki wilgotności liczą dodatkowo punkt rosy, wilgotność bezwzględną, zawartość cząstek pary wodnej, zawartość pary wodnej w suchej masie, ciśnienie pary wodnej, ciśnienie nasycenia pary wodnej i entalpię.
• Uniwersalne zasilanie przetworników – wybrane modele (Si-…-HV) mogą być zasilane napięciem w zakresie 11.5…32 VDC lub 24 VAC.
• Możliwość wyposażenia w wyjścia analogowe – każdy przetwornik może posiadać nawet trzy w pełni programowalne wyjścia analogowe, które mogą być powiązane z mierzonymi wielkościami lub sterowane via Modbus (w tym trybie przetwornik, oprócz funkcji pomiarowej, pełni rolę wyspy z wyjściami analogowymi).
• Łatwość parametryzacji przetwornika i implementacji z urządzeniami nadrzędnymi przy użyciu protokołu Modbus TCP (PLC, HMI, PC).

Zdjęcie podstawowej wersji przetwornika SiOne z interfejsem Ethernet prezentuje rysunek 1. Artykuł poświęcony wyłącznie przetwornikom SiOne można znaleźć na stronie dystrybutora. Najnowszą wersję katalogu przetworników SiOne można pobrać bezpośrednią ze strony dystrybutora.

W ostatnich miesiącach APONE zaprezentowała zupełnie nową serię ekonomicznych przetworników parametrów powietrza LiOne. Wspomniane urządzenia, wyposażone oczywiście w interfejs Ethernet, umożliwiają pomiar wilgotności względnej i temperatury lub samej temperatury. Dodatkowo przetworniki wilgotności i temperatury posiadają funkcję obliczeń psychometrycznych, w tym m.in. temperaturę punktu rosy, wilgotność bezwzględną, entalpię, …, co może być szczególnie interesujące w wybranych aplikacjach. Rysunek 2 prezentuje podstawową wersję przetwornika LiOne.

Rys. 2. Przetwornik LiOne z Ethernet (Modbus TCP).

Rysunek 2 prezentuję przetwornik LiOne połączony z zewnętrzną sondą wilgotności względnej i temperatury z serii Sens-H. Komplet ten zapewnia pomiar z ekstremalną dokładnością do ±0.8 %RH i ±0.1 ⁰C przy 0…100 %RH i 10…30 ⁰C. Takie właściwości pomiarowe są istotne w najbardziej wymagających aplikacjach, związanych z branżą farmaceutyczną, kosmetyczną lub spożywczą. W większości aplikacji stawia się jednak na standardowe rozwiązania zapewniające dokładność na poziomie ±2.0 %RH i ±0.1 ⁰C. Te modele przetworników widoczne są na rysunku 3.

Rys. 3. Przetwornik LiOne ze zintegrowanym sensorem (wersja naścienna i przewodowa).

Przetworniki parametrów powietrza z serii LiOne ponadto wyróżnia:

• Możliwość doboru sondy wilgotności i temperatury Sens-H w zależności od wymogów aplikacji – są dostępne sondy standardowe (z zakresem do -50…100 ⁰C) jak również przewodowe sondy przemysłowe (z zakresem do -100…200 ⁰C).
• Dostępne proste wersje do pomiaru samej temperatury, ze zintegrowanym sensorem.
• Prosta i bardzo estetyczna konstrukcja przetwornika, przystosowana do montażu naściennego.
• Łatwość parametryzacji przetwornika i implementacji z urządzeniami nadrzędnymi przy użyciu protokołu Modbus TCP (PLC, HMI, PC).

Zestawienie dostępnych przetworników LiOne można znaleźć na stronie dystrybutora. Więcej informacji można pozyskać kontaktując się z naszym biurem.

Wykonawcy instalacji HVAC coraz częściej wyszukują siłowników elektrycznych do klap, przepustnic lub zaworów z interfejsem Ethernet, co wiąże się z ideą opisanego na początku artykułu Internetu Rzeczy. APONE, w odpowiedzi na tego typu zapytania z rynku, zaprezentowała nową generację kontrolera do siłowników, który jest kompatybilny z wszystkimi siłownikami ćwierć-obrotowymi, dostępnymi na rynku. Rysunek 4 prezentuje kontroler MControl w wersji przemysłowej.

Rys. 4. Kontroler siłownika MControl z Ethernet (Modbus TCP).

Kontroler to nic innego jak zadajnik pozycji siłownika On/Off lub siłownika modulowanego ze sprzężeniem zwrotnym (0(2)…10 V), zapewniający kontrolę pracy dowolnego siłownika przy wykorzystaniu interfejsu Ethernet (Modbus TCP). Dodatkowo każdy kontroler posiada możliwość podłączenia do czterech dowolnych czujników binarnych (np. presostatu, termostatu, higrostatu i/lub czujnika otwarcia drzwi), dowolnego czujnika analogowego (np. przetwornika CO2, różnicy ciśnień lub wilgotności) oraz cyfrowego czujnika temperatury z oferty APONE! Z punktu widzenia instalatora MControl to pewnego rodzaju wyspa wejść-wyjść, dedykowana do urządzeń pracujących w systemach HVAC, ułatwiająca instalację oraz ograniczająca jej koszty, czego oczekują inwestorzy.

Podstawowe zalety kontrolera:

• Możliwość współpracy z siłownikiem ćwierć-obrotowym dowolnej marki.
• Możliwość sterowania siłownikiem typu On/Off lub Modulowanym (0(2)…10 V) ze sprzężeniem zwrotnym (0(2)…10 V).
• Zasilanie siłownika bezpośrednio z kontrolera.
• Możliwość podłączenia 4 czujników dwustanowych.
• Możliwość podłączenia 1 czujnika analogowego (z wyjściem 0…10 V, 0…20 mA lub 4…20 mA).
• Możliwość podłączenia 1 cyfrowego czujnika temperatury Sens-T z oferty APONE.
• Prosta i intuicyjna obsługa kontrolera przy wykorzystaniu interfejsu Modbus TCP (nad urządzeniem pracował ten sam zespół inżynierów co przy przetwornikach SiOne oraz LiOne – to zapewnia jednorodność opisu protokołu).

APONE cały czas rozwija portfolio produktowe, dając instalatorom możliwość wyboru optymalnego i prostego rozwiązania do każdego systemu HVAC. Instalatorzy często zmuszeni są do stosowania urządzeń wielu producentów, co wiąże się z koniecznością studiowania wielu instrukcji obsługi, protokołów komunikacyjnych, … Wykorzystując produkty APONE, które projektowane są przez jeden zespół inżynierów, mają pewność, że obsługa nowych urządzeń będzie analogiczna do obsługi urządzeń APONE, które już wykorzystywali. Jest to w tej chwili szczególnie cenne, ponieważ czas potrzebny na analizę dokumentacji to dodatkowe koszty. APONE dając instalatorom urządzenia z Ethernet pomagają im realizować nowoczesną ideę Internetu Rzeczy i budować silną pozycję na rynku systemów HVAC.

System do kontroli klimatu w pomieszczeniach.

Przykładem takiego podejście jest wprowadzenie do oferty APONE prostego i bardzo intuicyjnego systemu monitoringu parametrów powietrza w budynkach. Jest to gotowe rozwiązanie, po które mogą sięgać instalatorzy, rozszerzając tym samym funkcjonalność oferowanych przez nich systemów HVAC. Obsługa wspomnianego systemu może odbywać się z poziomu dowolnego urządzenia z dostępem do Internetu oraz zainstalowaną przeglądarką internetową. Może to być smartfon, tablet, komputer PC, MAC, … Specjalnie przygotowana aplikacja z intuicyjnym menu może być wykorzystywana przez Użytkowników, którzy na co dzień nie zajmują się obsługą urządzeń technicznych.

Rys. 5. System monitoringu IDAPS.

Działanie testowego systemu monitoringu można sprawdzić na stronie www.idaps.eu (login: test / hasło: test). Wspomniany system IDAPS zapewnia podstawowe, ale jak bardzo potrzebne przy monitoringu funkcje:

• Wizualizacja pomiarów na mapie obiektów.
• Wizualizacja pomiarów w formie tabeli.
• Wizualizacja pomiarów na wykresach.
• Rejestracja wyników na dysku serwera.
• Alarmowanie poprzez zmianę wizualizacji na mapie obiektów.
• Alarmowanie poprzez wysyłanie wiadomości e-mail do kilku adresatów.
• Rejestracja zdarzeń alarmowych na dysku serwera.
• Wizualizacja zdarzeń alarmowych w formie tabeli.
• Generowanie raportów PDF z wybranego okresu dla wybranych punktów pomiarowych.
• Generowanie plików Excel z wybranego okresu dla wybranych punktów pomiarowych.

IDAPS to narzędzie, które pozwoli zaprezentować wyniki pomiarów parametrów powietrza takich jak wilgotność, temperatura, CO2, lotne związki organiczne LZO, pyłki zawieszone PM, różnicę ciśnień, ciśnienie atmosferyczne lub inną, dowolną wielkość, która zostanie zmierzona przez urządzenie pomiarowe APONE połączone z systemem via Ethernet. Dodatkowo IDAPS może prezentować stan pracy siłowników elektrycznych (np. aktualną pozycję siłowników modulowanych), sygnalizować otwarcie i zamknięcie drzwi, bram, … System wyróżnia łatwość w skalowaniu jego wielkości – w każdej chwili można go bowiem rozszerzyć o dodatkowe urządzenia, których pomiary mają być kontrolowane.

Film prezentujący obsługę systemu można obejrzeć na kanale YouTube:

Uwaga! Wszystkie zebrane przez system IDAPS dane mogą być udostępniane do dalszej, bardziej szczegółowej analizy w zewnętrznych systemach, programach, co idealnie łączy się z ideą wspomnianego na początku artykułu Internetu Rzeczy!