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Dienstag, 14. Juli 2015

Studenten des SENAI in Brasilien sammeln praktische Erfahrung in der Gebäudeautomation


  • Studenten des SENAI in Brasilien haben die Automation des Steuerungstechniklabors durchgeführt. Bei diesem Projekt wurde die Entwicklung eines Gebäudeautomationssystems mithilfe von InduSoft Web Studio als SCADA-Plattform demonstriert.

  • Das Labor wird von einer MicroLogix 1500 LRP-SPS der Serie C und InduSoft Web Studio über das ABENI-Kommunikationsprotokoll gesteuert. Das System besteht aus Stromkreisen zur Steuerung der Beleuchtung und Klimatechnik, die vollständig auf einem PC gesteuert werden.

  • Mit der daraus resultierenden SCADA-Anwendung wurden Energiekosten eingespart und den Ingenieuren und Studenten des SENAI eine Gelegenheit gegeben, ihre Theorien zu testen und ein Gebäudeautomationssystem zu entwickeln, das schon bald im ganzen Gebäude implementiert wird.

Abbildung 1: Jede Station der Anwendung bietet spezifische Steuerungsoptionen. Temperatursteuerungen können mit einem Steuerprogramm eingestellt werden, das die zeitliche Steuerung der HLK-Anlage für ein besseres Energiemanagement ermöglicht.


 

Der „Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial“ (SENAI) ist eine der wichtigsten Institutionen in Brasilien, die Spezialkräften unter anderem für die Branchen Automatisierung, Mechanik, Ingenieur- und Bauwesen eine formale Ausbildung anbietet.

Mit mehr als 73 Jahren Erfahrung in der Berufsausbildung für die Industrie bietet der SENAI seinen Studenten die Ausbildung und den Hintergrund, die für einen sofortigen Berufseintritt notwendig sind. Die Abteilung Rondonópolis wurde am 25. Mai 1980 ins Leben gerufen und bis 2014 von insgesamt 25.240 Studenten aus Bereichen, u.a. Steuerungs- und Automationstechnik, besucht.

Im Rahmen ihrer Berufsausbildung in Rondonópolis hatten die Automationsstudenten 2015 die Gelegenheit, ein Gebäudeautomationssystem für die Steuerungs- und Automationstechniklabore zu entwickeln. Die Entwicklung eines Beleuchtungs- und Klimasteuerungssystems ermöglichte es den Studenten, in einer praxisnahen Umgebung ihre beruflichen Fähigkeiten zu testen und verhalf den Automations- und Steuerungstechniklaboren darüber hinaus zu einem modernen Automationssystem, das das Know-how der Studenten dokumentiert, Energiekosten einspart und neuen Studenten Zugang zu einem voll funktionsfähigen Automationssystem bietet.



Abbildung 2: Die Anwendung wurde von Studenten des SENAI entwickelt und implementiert.

Die Herausforderung

Marcos Vinicius Ribeiro, Ingenieur und Professor für Steuerungs- und Automationstechnik am SENAI, leitete ein Studentenprojekt zur Automatisierung eines Schulgebäudes, das den Studenten die Gelegenheit bot, ihre Fachkenntnisse in einer praktischer Ausbildung im Entwerfen von Systemen und Entwickeln von HMI-Schnittstellen zu erweitern.

Die Steuerungs- und Automationsgebäude verwendeten ein normales nicht automatisiertes Beleuchtungs- und Klimasystem. Zeitschaltungen oder Bedarfsanpassungen waren nicht möglich. Die Beleuchtung wurde manuell über Schalter geregelt und konnte eingeschaltet bleiben, wenn sich niemand in den Räumen befand. Bei der HLK-Anlage bestand keine Möglichkeit, Zeiträume hoher Aktivität oder saisonale Temperaturschwankungen auszugleichen.

Im Rahmen des Programms wurden die Studenten Wederson Duarte und Amanda Martins beauftragt, mit der Hilfe der Ingenieure Felipe P. T. Fernandes und Marcos V. Ribeiro ein Gebäudeautomationssystem zur Überwachung der Laborbedingungen zu entwickeln. Das System musste es den Studenten ermöglichen, Beleuchtung und Klimaanlage regeln zu können und musste kostengünstig sein, um im Budget zu bleiben. Das Team musste ein System entwickeln, das die Zeitschaltung von Kühlung und Beleuchtung ermöglichte, um die Energieeffizienz innerhalb des Gebäudes zu verbessern.

Die Studenten, mittlerweile Elektrotechniker, wählten InduSoft Web Studio als Plattform für das SCADA-System, mit dem das Labor gesteuert werden sollte. InduSoft Web Studio bietet SCADA-Software für den Einsatz in Bildungseinrichtungen und unterhält eine Partnerschaft mit SENAI.

 

Die Lösung

Das Labor wird von einer MicroLogix 1500 LRP-SPS der Serie C und InduSoft Web Studio über das ABENI-Kommunikationsprotokoll gesteuert. Das System besteht aus Stromkreisen zur Steuerung der Beleuchtung und Klimatechnik, die vollständig auf einem PC gesteuert werden, auf dem eine SCADA-Anwendung von InduSoft Web Studio läuft.

Auf dem Hauptbildschirm der Anwendung können die Anwender das gesamte Labor über die Menüfunktionen steuern. Der gesamte Betrieb der Laborumgebung kann gesteuert werden, einschließlich der Beleuchtung und der Temperatur. In drei weiteren Untermenüs wird die Konnektivität der Geräte angezeigt, außerdem kann der Bediener sehen, ob eines der Geräte nicht angeschlossen ist oder nicht ordnungsgemäß funktioniert.

Über den Beleuchtungsbildschirm können die Studenten die Beleuchtung im Raum regeln und den Status der Raumhelligkeit anzeigen, sodass die Bedienperson die Beleuchtungsressourcen am effizientesten nutzen kann.

Über den Klimaanlagenbildschirm kann der Bediener die HLK-Anlage steuern. Versucht ein Bediener, die Klimaanlage auszuschalten, während die Zeitschaltung aktiviert ist, wird er über eine Warnmeldung dazu aufgefordert, die Zeitschaltung zuerst zu deaktivieren. Die Zeitschaltung kann für Zeiträume hoher und geringer Aktivität eingestellt werden und an den Wochenenden, wenn das Labor nicht genutzt wird, Energie einsparen.

Im Notfall kann eine Taste in der Anwendung oder am physischen System gedrückt werden, um das System zu stoppen. Durch Drücken der Taste auf dem HMI-Bildschirm oder der physischen Taste wird eine Meldung angezeigt, in der der Bediener bestätigen kann, dass er den Laborbetrieb stoppen will. Über mehrere Tasten innerhalb der Anwendung werden Befehle bestätigt oder der Bediener darüber informiert, welche Aktionen beim Drücken einer Taste ausgeführt werden.

In der Web Studio-Anwendung von InduSoft wurden auch Sicherheitsfunktionen integriert. So erhalten nur Benutzer, die in dem System geschult sind Zugriff auf die Funktionen der Anwendung, indem sie sich mit ihrem Benutzernamen und Kennwort authentifizieren. Nur Anwender mit den richtigen Zugangsdaten können Änderungen an der Anwendung vornehmen.




 

Abbildung 3: Der Beleuchtungsbildschirm ermöglicht die manuelle oder automatisierte Steuerung der Beleuchtung im Labor.

Die Ergebnisse

Die Entwicklung dieser Anwendung brachte den Ingenieuren, den Studenten und der Schule einen vielfältigen Nutzen. Die Lehrkräfte konnten die Verwendung von InduSoft Web Studio in Echtzeit praktisch demonstrieren. Die Studenten besitzen nun Erfahrung in der Entwicklung und Pflege eines Gebäudeautomationssystems und werden ihren künftigen Arbeitgebern ihre Fähigkeiten beweisen können. Sie sind mit InduSoft Web Studio vertraut, wodurch sie später mit wenig Aufwand zertifizierte Systemintegratoren werden können.

Für den SENAI ist das Ergebnis eine Reduzierung der Energiekosten und die Möglichkeit, den Energieverbrauch zeitlich zu planen, um die Effizienz der Beleuchtung und Heizung im gesamten technischen Labor zu maximieren. Der SENAI beabsichtigt, das Steuerungssystem auch in anderen Teilen der Einrichtung zu implementieren, um das gesamte Gebäude komplett steuern zu können.

Die Studenten Kléverson Nascimento Silva und Werik Emanoel Da Silva Oliveira aus der Abteilung für Automatisierungstechnik arbeiten bereits an Verbesserungen für die Anwendung, z.B. um mithilfe von InduSoft Web Studio den Zugang zum Steuerungslabor mit Türsteuerungen zu sichern. Außerdem haben sie die Einführung eines Energieverbrauchsmanagements angeregt, das Daten zu den Kosten des Energieverbrauchs aufzeichnet und meldet.



Abbildung 4: Das Labor wird von einer MicroLogix 1500 LRP-SPS der Serie C und InduSoft Web Studio über den ABENI-Treiber gesteuert.


Nähere Informationen erhalten Sie über Ihren örtlichen Distributor oder direkt von InduSoft über info@indusoft.com.de.

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