Pastatų automatizavimas su Siemens HMI: Energijos{0}}efektyvus ŠVOK valdymas per TIA portalo integraciją

Įvadas: pastato efektyvumo transformavimas naudojant Siemens HMI ir TIA portalą

Šiuolaikiniuose komerciniuose pastatuose ŠVOK sistemos sunaudoja maždaug 40 % viso suvartojamos energijos,{1}}todėl jos yra didžiausios energijos sąnaudos daugeliui įrenginių. Integravus Siemens HMI (žmogaus{3}}mašinos sąsają) su TIA portalu (visiškai integruota automatizacija), pateikiamas žaismingas pastatų automatizavimo sprendimas, ypač optimizuojant ŠVOK valdymą siekiant maksimalaus energijos vartojimo efektyvumo. Šiame tinklaraštyje nagrinėjama, kaip Siemens HMI plokštės, integruotos per TIA portalą, užtikrina vizualizaciją realiuoju laiku, tikslią valdymą ir duomenų analizę, reikalingą energijos suvartojimui sumažinti iki 35 %, išlaikant puikų patalpų komforto lygį.

Siemens HMI įrenginiai, tokie kaip TP1200 Comfort Panel, yra centrinis pastatų automatizavimo sistemų valdymo centras, mažinantis atotrūkį tarp patalpų valdytojų ir sudėtingos ŠVOK infrastruktūros. Naudojant TIA portalo integraciją, šios sistemos užtikrina sklandų ryšį tarp jutiklių, valdiklių ir pavarų,{2}}pašalindamos duomenų kaupiklius, kurie paprastai trukdo optimizuoti energiją. Rezultatas – reaguojanti, prisitaikanti ŠVOK sistema, kuri prisitaiko prie statybos sąlygų realiuoju laiku, o per intuityvią „Siemens HMI“ sąsają suteikia realių įžvalgų.

Kas yra Siemens HMI ir kaip jis integruojamas su TIA portalu?

Pagrindinės Siemens HMI galimybės pastatų automatizavimui

„Siemens“ HMI plokštės yra pramoninės{0}}laipsnio jutiklinio ekrano sąsajos, sukurtos specialiai automatizavimo programoms, su tvirtomis funkcijomis, todėl jos puikiai tinka pastatų ir ŠVOK valdymui:

TIA portalo integracija: vientisos pastatų automatizavimo pagrindas

TIA portalas yra vieninga inžinerinė sistema, jungianti Siemens HMI su PLC (programuojamais loginiais valdikliais), diskais ir kitais pastato automatikos komponentais. Ši integracija suteikia:

• Vieno{0}}šaltinio inžinerija:Sutrumpina sistemos kūrimo laiką 30–40 %, nes pašalinamas perteklinis programavimas visuose įrenginiuose
• Vieningas duomenų modelis:Užtikrina nuoseklų duomenų srautą tarp Siemens HMI ir HVAC valdiklių, sumažindamas konfigūracijos klaidas 80 %
• Virtualus paleidimas:Leidžia išbandyti ŠVOK valdymo strategijas modeliuotoje aplinkoje prieš fizinį diegimą, sutrumpinant{0}}svetainės derinimo laiką 50 proc.
• Centralizuota diagnostika:Suteikia klaidų{0}}aptikimą realiuoju laiku per „Siemens“ HMI sąsajas ir sumažina sistemos prastovos laiką 40 proc.

Siemens HMI TP1200 Comfort Panel, integruotas per TIA portalą, tampa daugiau nei tik valdymo sąsaja,{1}}ji paverčiama visapusišku pastato valdymo įrankiu, leidžiančiu išmatuojamą energijos taupymą priimant duomenis{2}}pagrįstus sprendimus{3}}.

„Siemens HMI for Energy“{0}}Efektyvus ŠVOK valdymas: pagrindinės programos

Stebėjimas realiuoju laiku ir tikslus valdymas naudojant „Siemens HMI“.

„Siemens“ HMI plokštės puikiai teikia patalpų vadovams detalų valdymą, reikalingą energiją taupančioms ŠVOK sistemoms:{0}

• Zonos{0}}pagrįstas temperatūros reguliavimas:Siemens HMI sąsaja leidžia nepriklausomai valdyti iki 32 skirtingų pastato zonų, kurių kiekviena turi pritaikytas temperatūros nuostatas, pagrįstas užimtumo modeliais. Komercinis biurų pastatas Čikagoje įgyvendino šį sprendimą, sumažindamas energijos švaistymą iš perkaitimo / negyvenamų zonų 28%, išlaikant pastovų komforto lygį.
• Paklausa{0}}pagrįsta vėdinimas:Integruojant CO₂ jutiklius su Siemens HMI, vėdinimo dažnis automatiškai prisitaiko prie faktinio užimtumo lygio, o ne pagal fiksuotus grafikus. Bandymai 50 000 kv. pėdų mokyklos pastate parodė, kad ši strategija sumažino ventiliatoriaus energijos suvartojimą 42 %, o patalpų oro kokybę pagerino 35 % (matuojant CO₂ lygiu, kuris buvo mažesnis nei 800 ppm).
• Aušinimo įrenginio optimizavimas:„Siemens HMI TP1200 Comfort Panel“ sąveikauja su aušintuvo valdymo sistemomis, kad būtų galima stebėti našumo rodiklius, įskaitant garintuvo / kondensatoriaus temperatūrą, energijos suvartojimą ir srautą realiuoju laiku. Toks stebėjimo lygis leido Ispanijos ligoninei 30 % sumažinti aušintuvo energijos suvartojimą, išlaikant tikslią temperatūros kontrolę kritinėje medicinos aplinkoje.

Kiekviena iš šių programų išnaudoja Siemens HMI apdorojimo galimybes, kad vienu metu būtų galima apdoroti iki 2000 duomenų taškų, užtikrinant, kad valdymo sprendimai būtų pagrįsti naujausiais turimais veiklos duomenimis.

Siemens HMI energijos stebėjimas: nuo duomenų iki veiksmingų įžvalgų

Energijos vartojimo efektyvumas prasideda nuo matomumo{0}}, o „Siemens“ HMI skydeliai suteikia visapusiškas energijos stebėjimo galimybes, kurios paverčia neapdorotus duomenis į veiksmingą informaciją:

• Realaus laiko{0}}Energijos informacijos suvestinės:Siemens HMI sąsaja rodo energijos suvartojimą pagal sistemą, zoną ir įrangos tipą 0,1 % tikslumu, atnaujinama kas 200 ms, kad būtų galima tiesiogiai matyti energijos naudojimo modelius. Tai leidžia patalpų valdytojams iš karto nustatyti neįprastus suvartojimo šuolius-, pvz., užstrigusią sklendę arba netinkamai veikiantį vožtuvą, dėl kurio gali iššvaistyti 15–20 % dienos energijos, jei nebūtų aptikta.
• Istorinių tendencijų analizė:„Siemens“ HMI sistemos saugo iki 12 mėnesių energijos duomenų su tinkinamais ataskaitų teikimo intervalais (nuo 5-minučių iki dienos vidurkių). Ši funkcija leido Lenkijos gamyklai nustatyti, kad jų ŠVOK sistema sunaudojo 22 % daugiau energijos naktinėse pamainose, kai užimtumas buvo minimalus, todėl buvo pakoreguotas tvarkaraštis, dėl kurio mėnesinės energijos sąnaudos sumažėjo 8 700 USD.
• PROFIenergy integracija:Siemens HMI Comfort Panels palaiko PROFIenergy protokolą, kuris koordinuoja energijos taupymo{0} priemones visuose prijungtuose įrenginiuose. Nenaudojant laikotarpių sistema gali išjungti ne-kritines apkrovas arba perjungti į mažos-galios režimus-, sutaupant energijos iki 80 % tuščiosios eigos metu, nepakenkiant darbui.

Nuspėjama priežiūra per Siemens HMI ir TIA portalą

Siemens HMI integracija su TIA portalu įgalina nuspėjamas priežiūros strategijas, kurios apsaugo nuo energijos švaistymo dėl įrangos gedimo:

• Anomalijų aptikimas:„Siemens“ HMI sąsaja stebi įrangos veikimą pagal pradinę metriką, suaktyvindama įspėjimus, jei nukrypimai nuo įprastų veikimo parametrų yra tik 5%. Ši išankstinio įspėjimo sistema nustatė sugedusį ventiliatoriaus variklį Milano komerciniame pastate prieš tai, kai dėl to visiškai sugedo sistema, išvengta 48 valandų prastovos ir 12 000 USD avarinio remonto išlaidų.
• Našumo pablogėjimo stebėjimas:Analizuodamos tendencijas laikui bėgant, Siemens HMI sistemos gali numatyti, kada įrangos efektyvumas nukris žemiau priimtinos ribos. Pavyzdžiui, nustatyta, kad aušinimo bokšto šilumos mainų efektyvumas sumažėja 2 % per mėnesį dėl nuosėdų susidarymo-, todėl buvo galima atlikti planinį valymą, kuris išlaikė optimalų veikimą ir neleido 15 % padidinti energijos suvartojimą.
• Techninės priežiūros planavimo optimizavimas:Siemens HMI sąsaja teikia techninės priežiūros komandoms prioritetinius užduočių sąrašus, pagrįstus energijos poveikiu. Duomenų centre Jutoje, naudojant šią sistemą, prevencinės priežiūros laikas sutrumpėjo 30 %, o bendras ŠVOK sistemos efektyvumas padidėjo 18 %-, o tai reiškia, kad per metus sutaupoma 2 mln. kWh energijos (atitinka 1 397 metrines CO₂ tonas).

TIA portalo integravimo procesas: Siemens HMI prijungimas prie ŠVOK sistemų

Žingsnis{0}}po-pastatų automatizavimo diegimas

Integruojant Siemens HMI su ŠVOK sistemomis per TIA portalą, vyksta struktūrinis procesas, užtikrinantis sklandų ryšį ir optimalų našumą:

Sistemos projektavimas ir aparatūros pasirinkimas:

• Pasirinkite tinkamą Siemens HMI skydelį (pvz., TP1200 Comfort Panel vidutinio dydžio pastatams), atsižvelgdami į duomenų taškų skaičių (palaiko iki 2 000 kintamųjų) ir aplinkos reikalavimus (IP65 priekinė apsauga atšiaurioms aplinkoms)
• Pasirinkite suderinamą Siemens PLC (S7-1200/S7-1500 serija), turintį pakankamą įvesties / išvesties pajėgumą ŠVOK jutikliams ir pavaroms
• Suplanuokite tinklo architektūrą naudodami PROFINET, kad{0}}sumanytų spartus ryšys tarp įrenginių

TIA portalo konfigūracija:

• Sukurkite naują projektą TIA portale V17 arba naujesnėje versijoje, įtraukdami PLC ir Siemens HMI įrenginius į techninės įrangos katalogą
• Konfigūruokite ryšį tarp įrenginių naudodami bendrinamus duomenų blokus, užtikrindami 99,99% duomenų perdavimo patikimumą
• Sukurkite PLC programą naudodami struktūrinį tekstą arba kopėčių logiką ŠVOK valdymo sekoms, įtraukdami energiją{0}}taupančius algoritmus

Siemens HMI sąsajos kūrimas:

• Sukurkite intuityvius „Siemens HMI“ ekranus su duomenų{0}}vizualizavimu realiuoju laiku, aliarmo valdymo ir valdymo funkcijomis
• Įdiekite energijos stebėjimo prietaisų skydelius su pritaikomais valdikliais pagrindiniams našumo rodikliams (temperatūra, drėgmė, energijos suvartojimas)
• Sukurkite vartotojo prieigos lygius, kad užtikrintumėte saugų veikimą, palaikoma iki 100 unikalių vartotojo profilių

Testavimas ir paleidimas:

• Naudokite TIA portalo virtualius paleidimo įrankius, kad patikrintumėte sistemos funkcionalumą imituotoje aplinkoje prieš diegdami{0}}svetainėje
• Atlikite{0}}svetainės testavimą naudodami „Siemens“ HMI sąsają ir patikrinkite, ar visi ŠVOK komponentai tinkamai reaguoja į valdymo įvestis
• Atlikite energijos vartojimo efektyvumo bandymus palygindami 30 dienų suvartojimo duomenis prieš{0}} ir po-įdiegimą

Našumo optimizavimas per TIA portalą ir Siemens HMI

Integravus, Siemens HMI ir TIA portalas suteikia nuolatinio optimizavimo galimybes, kurios maksimaliai padidina energijos vartojimo efektyvumą:

• Parametrų derinimas:Siemens HMI sąsaja leidžia realiu{0}}laiku reguliuoti ŠVOK valdymo parametrus (pvz., PID kilpos konstantas), o pakeitimai atliekami per 50 ms, kad sistema reaguotų nedelsiant. Berlyno viešbutis panaudojo šią funkciją, kad sumažintų temperatūros svyravimus 70%, pagerintų svečių komfortą ir sumažintų energijos suvartojimą 12%.
• Apkrovos išmetimo automatika:Didžiausio poreikio laikotarpiais Siemens HMI sistemos gali automatiškai 20–30 % sumažinti ne{0}}kritines ŠVOK apkrovas, nepakenkidamos keleivių patogumui. Ši strategija padėjo Madrido prekybos centrui išvengti 45 000 USD metinių paklausos mokesčių, išlaikant patogią apsipirkimo aplinką.
• Sezoninis profilio koregavimas:„Siemens“ HMI sąsajose saugomi keli veikimo profiliai skirtingiems sezonams, automatiškai koreguojant nustatytas vertes ir valdymo strategijas pagal lauko sąlygas. Bandymai universiteto miestelyje parodė, kad ši funkcija sumažino energijos suvartojimą 18 % pereinamaisiais sezonais (pavasarį/rudenį), kai ŠVOK apkrovos kinta labiausiai.

Atvejo analizė: Siemens HMI ir TIA portalo integravimas komerciniame biurų pastate

Projekto apžvalga: „Green Tower“ biurų kompleksas

Pramonė:Komercinis nekilnojamasis turtas (18 aukštų biurų pastatas, 120 000 kv. pėd. plotas)

Iššūkis:Sumažinkite ŠVOK energijos sąnaudas 25%, išlaikant komforto lygį patalpose (temperatūros diapazonas: 22-24 laipsniai)

Sprendimas:Siemens HMI TP1200 Comfort Panels, integruotų su S7-1500 PLC per TIA portalą V18, įdiegimas visapusiškam pastato automatizavimui ir ŠVOK valdymui.

Išsamus diegimo ir testavimo procesas

Išankstinis-įdiegimo įvertinimas:

• Pradinis energijos suvartojimas išmatuotas 42 kWh/kv. ft per metus (pramonės vidurkis: 38 kWh/kv. pėd. per metus)
• Nustatyti pagrindiniai neefektyvumai: vienu metu šildymas / vėsinimas 15 % zonų, per{1}}vėdinimas neužimtomis sąlygomis ir neefektyvus aušintuvo veikimas

Sistemos diegimas:

• Įrenginyje įdiegtos 6 „Siemens HMI TP1200 Comfort“ plokštės, kurių kiekviena stebi 3–4 pastato zonas
• Sumontuota 120 temperatūros / drėgmės jutiklių ir 40 CO₂ jutiklių, prijungtų prie S7-1500 PLC
• Integruota esama ŠVOK įranga (4 aušintuvai, 12 vėdinimo įrenginių, 48 VAV dėžės) su nauja valdymo sistema per PROFINET

Išsamus testavimo protokolas:

Funkcinis testas:Patikrintas Siemens HMI sąsajos atsako laikas (<100ms) and data accuracy (99.99%) across all connected devices

Energijos modeliavimas:Naudojo TIA portalo virtualius paleidimo įrankius energijos suvartojimui pagal įvairius scenarijus modeliuoti, prognozuodamas 28 % energijos sutaupymą.

Tikrasis{0}}pasaulio patvirtinimas:Atliktas 90 dienų kontroliuojamas bandymas su trimis etapais:

• 1 etapas (1–30 dienos): pradinis matavimas naudojant esamą valdymo sistemą
• 2 etapas (31–60 dienos): dalinis „Siemens“ HMI valdymo įdiegimas (tik temperatūrai)
• 3 fazė (61–90 dienos): pilna integracija, įskaitant ventiliacijos optimizavimą ir aušintuvo valdymą

Išmatuojami rezultatai ir našumo duomenys

Testavimo procesas atskleidė, kad „Siemens HMI“ duomenų vizualizacija realiuoju laiku{0}}leido patalpų vadovams nustatyti ir ištaisyti anksčiau neaptiktą problemą: 30 % VAV dėžių veikė netinkamais oro srauto nustatymais ir sunaudojo maždaug 12 % visos ŠVOK energijos. Intuityvi „Siemens HMI TP1200 Comfort Panel“ sąsaja leido greitai koreguoti parametrus, kurie išsprendė šią problemą per 48 valandas nuo aptikimo.

Dažnai užduodami klausimai (DUK) apie Siemens HMI pastatų automatizavimui

Kaip Siemens HMI pagerina ŠVOK energijos vartojimo efektyvumą, palyginti su tradicine BMS?

„Siemens HMI“ teikia{0}}duomenų vizualizaciją realiuoju laiku ir tiksliai valdo, ko dažnai trūksta tradicinėms pastatų valdymo sistemoms (BMS). Įprasta BMS paprastai atnaujina duomenis kas 5-10 sekundžių, o „Siemens“ HMI plokštės informaciją atnaujina kas 200 ms – tai leidžia nedelsiant reaguoti į besikeičiančias pastato sąlygas. Kartu su TIA portalo integracija tai sumažina energijos švaistymą, nes pašalina ryšio tarp jutiklių ir valdiklių uždelsimus, todėl vidutiniškai sutaupoma 25–35 % energijos, palyginti su senomis sistemomis. „Siemens HMI TP1200 Comfort Panel“ specialiai siūlo 2000 kintamos talpos ir PROFIenergy integraciją, kurios nėra standartinės daugumos tradicinių BMS sąsajų funkcijos.

Kokie Siemens HMI modeliai geriausiai tinka pastatų automatizavimo programoms?

Pastatų automatizavimui ir ŠVOK valdymui Siemens HMI Comfort Panel serija (ypač TP1200 ir TP1500 modeliai) užtikrina optimalų funkcionalumo ir ekonomiškumo{2}}balansą. Šios plokštės siūlo:

• 12-15 colių daugialiečiami ekranai su IP65 priekinės apsaugos, užtikrina patvarumą komercinėje aplinkoje
• Palaikoma iki 2000 kintamųjų, kad būtų galima stebėti visapusiškas pastato sistemas
• Du PROFINET prievadai sklandžiai integracijai su Siemens PLC ir kitais automatikos komponentais
• Integruotos{0}}energijos stebėjimo galimybės su 0,1 % matavimo tikslumu
• HTML5 žiniatinklio serveris nuotolinei prieigai ir valdymui be papildomos programinės įrangos

Didesnėms patalpoms (daugiau nei 200 000 kv. pėdų) Siemens HMI Multi Panel serija suteikia daugiau galimybių stebėti iki 5 000 kintamųjų keliuose pastatuose.

Ar Siemens HMI gali integruotis su esamomis ŠVOK sistemomis arba reikalauti visiško pakeitimo?

„Siemens“ HMI sistemos sukurtos taip, kad būtų galima lanksčiai integruoti tiek su nauja, tiek su esama ŠVOK įranga{0}}, todėl nereikia visiškai pakeisti sistemos. Per TIA portalą šios sąsajos gali prisijungti prie:

• Seni valdikliai naudojant standartinius protokolus (Modbus RTU, BACnet IP)
• Naujesni Siemens valdikliai (Desigo PXC serija) sklandžiai integracijai
• Trečiosios šalies{0}} įranga, naudojanti PROFINET arba PROFIBUS adapterius

Sevilijos ligoninė sėkmingai integravo „Siemens HMI TP1200 Comfort Panels“ su esama 20 -metų-ŠVOK sistema, todėl nekeičiant pagrindinės įrangos buvo sumažintos eksploatacinės išlaidos 35 %. Vidutinio dydžio objektams integravimo procesas paprastai užtrunka 2–4 ​​savaites, o pastato operacijos trukdo minimaliai.

Kokio energijos taupymo galima tikėtis integravus Siemens HMI ir TIA portalą?

Energijos taupymas skiriasi priklausomai nuo įrenginio tipo, esamos sistemos efektyvumo ir diegimo apimties,{0}}tačiau įprasti rezultatai svyruoja nuo 18–35 % ŠVOK energijos suvartojimo sumažėjimo. Pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką taupymui, yra šie:

• Zonos valdymo tikslumas:Nepriklausomas kelių zonų valdymas sumažina atliekų kiekį 15-25 %
• Paklausa{0}}pagrįsta vėdinimas:CO₂ jutiklio integracija sumažina ventiliatoriaus energijos suvartojimą 30–42 %
• Aušintuvo optimizavimas:Veikimo stebėjimas realiuoju laiku- sumažina energijos sąnaudas 20–30 %
• Numatyta priežiūra:Ankstyvas neefektyvumo nustatymas leidžia išvengti 5-10% papildomos energijos švaistymo

„Green Tower Office Complex“ atvejo tyrimas per 90 dienų nuo įgyvendinimo sutaupė 30 % energijos (nuo 42 kWh/kv. pėd. per metus iki 29,4 kWh/kv. pėd. per metus), o tai reiškia, kad metinės išlaidos sumažėjo 56 700 USD.

Kaip TIA portalas pagerina Siemens HMI funkcionalumą pastatų automatizavimui?

TIA portalas yra svarbi integravimo platforma, atskleidžianti visą Siemens HMI potencialą pastatų automatizavimui:

• Vieninga inžinerija:Sutrumpina sistemos kūrimo laiką 30-40 % naudojant vieno šaltinio programavimą
• Sklandus bendravimas:Užtikrina 99,99% duomenų perdavimo patikimumą tarp Siemens HMI ir prijungtų įrenginių
• Virtualus paleidimas:Leidžia išbandyti valdymo strategijas imituojamoje aplinkoje, 50 % sumažinant{0}}svetainės klaidas
• Centralizuotas duomenų valdymas:Saugo iki 12 mėnesių energijos duomenis tendencijų analizei ir nuolatiniam optimizavimui
• Mastelio keitimas:Palaiko sistemos išplėtimą nuo mažų pastatų iki didelių universiteto miestelių be programinės įrangos atnaujinimų

Siemens HMI plokštės, veikiančios be TIA portalo integracijos, paprastai sutaupo tik 50-60 % energijos taupymo galimybių dėl ribotų duomenų bendrinimo ir valdymo galimybių.

Išvada: energijos ateitis{0}}Efektyvi pastatų automatizacija naudojant „Siemens HMI“.

Siemens HMI integravimas su TIA portalu parodo pastatų automatizavimo paradigmos pokytį, ypač ŠVOK valdymui,{0}}sutaupoma išmatuojamai energijai (18-35 %), kartu išlaikant puikų patalpų komforto lygį. Teikdama vizualizaciją realiuoju laiku, tikslų valdymą ir{6}}duomenimis pagrįstą įžvalgą per intuityvią sąsają, pvz., TP1200 Comfort Panel, Siemens HMI įgalina pastatų valdytojus paversti savo pastatus efektyviai energiją -saugiančia aplinka, kuri prisitaiko prie realiojo laiko veiklos poreikių.

Kadangi statybos kodeksai ir tvarumo reikalavimai tampa vis griežtesni, pažangių automatikos sprendimų poreikis tik augs. „Siemens“ HMI ir TIA portalo integracija siūlo ateities-patvarų požiūrį, kuris ne tik atitinka dabartinius energijos vartojimo efektyvumo standartus, bet ir suteikia lankstumo prisitaikyti prie naujų technologijų ir kintančių pastatų poreikių. Išmatuojami realaus-pasaulio diegimo,-pavyzdžiui, „Green Tower“ biurų komplekse pasiektas 30 % energijos sumažinimas-, rezultatai patvirtina, kad ši technologija išpildo tvarios, ekonomiškai{7}}efektyvios pastato eksploatacijos pažadą.

Patalpų valdytojams, siekiantiems sumažinti eksploatacines išlaidas kartu didinant tvarumą, Siemens HMI su TIA portalo integracija yra ne tik galimybė,{0}}tai tampa svarbia investicija į pastatų automatizavimo ateitį.