Tehnologia de control bazată pe EtherCAT permite automatizarea eficientă a clădirilor
Clădirile moderne nerezidențiale impun numeroase cerințe ridicate în ceea ce privește automatizarea clădirilor. Acestea variază de la exploatarea eficientă din punct de vedere energetic și durabilă a clădirilor și gestionarea complexă a energiei, până la infrastructura de încărcare pentru electromobilitate și îndeplinirea noilor cerințe legale privind înregistrarea datelor referitoare la energie și consum. Acestea pot fi implementate în mod optim cu ajutorul tehnologiei de comandă-control bazate pe EtherCAT, care oferă o arhitectură de automatizare centrală eficientă datorită comunicării ultra-rapide a datelor. În plus, o mare varietate de topologii de rețea pot fi implementate în funcție de nevoile clientului, iar toate sistemele de Bus binecunoscute pot fi, de asemenea, integrate în topologie cu un grad ridicat de flexibilitate.
EtherCAT și-a sărbătorit cea de-a 20-a aniversare în 2023, confirmându-și succesul ca sistem Ethernet de înaltă performanță în timp real și standard IEC deschis pentru o gamă variată de aplicații. Printre acestea se numără o gamă largă de funcții în clădirile industriale și funcționale, cum ar fi climatizarea, iluminatul și umbrirea, centrele de control tehnic pentru sistemele de alimentare, tehnologia evenimentelor și tehnologia de măsurare în sistemele de distribuție a energiei.
Achiziționarea rapidă, consecventă și fiabilă a datelor devine din ce în ce mai importantă. Legislația impune acum înregistrarea datelor privind energia și consumul pentru clădirile nerezidențiale, ceea ce poate fi realizat în mod eficient și rentabil doar cu ajutorul unei tehnologii de comunicație de înaltă performanță. Importanța unei viteze mari de transmisie a datelor este confirmată și de standardul VDI 3814, Partea 1 (Sisteme de automatizare și control al clădirilor (BACS) – Fundamente). Acesta precizează că timpii de răspuns ai sistemelor de automatizare a clădirilor au o influență semnificativă asupra capacității de utilizare a acestora, deoarece atunci când un sistem de automatizare a încăperilor are o flexibilitate nelimitată, este necesară o comunicare rapidă între toate segmentele, încăperile și zonele.
Filosofia automatizării centrale
Specificațiile pot fi implementate în mod optim cu filosofia de automatizare centrală bazată pe EtherCAT. Aceasta se bazează pe tehnologia de control centralizat. Acest lucru constă în distribuirea controlului la unul sau mai multe PC-uri industriale, după cum este necesar. Această tehnologie este alimentată cu datele necesare prin intermediul intrărilor/ieșirilor descentralizate și al comunicării rapide EtherCAT. Astfel, poate fi configurată o structură optimizată din punct de vedere al costurilor cu cât mai puține controlere, care pot opera apoi numărul necesar de componente I/O, ca alternativă la abordările convenționale mai complexe, care au în general multe controlere care operează doar câteva I/O fiecare.
Această filosofie centrală este susținută de caracterul deschis al soluției de sistem bazate pe EtherCAT: EtherCAT oferă o bază tehnologică pentru integrarea tuturor sistemelor de fieldbus pentru automatizarea clădirilor și, astfel, evitarea blocajului de subsistem care apare adesea în cazul transmiterii convenționale de date. BACnet, DALI, DMX, KNX/EIB, EnOcean, LON, Modbus, M-Bus, MP-Bus și SMI, de exemplu, pot fi integrate fără probleme prin intermediul modulelor EtherCAT și de comunicație pe bus. Această abordare permite soluții extrem de eficiente, în care un procesor de comandă primește întreaga imagine a procesului din toate punctele de date și subsistemele în câteva microsecunde. Astfel, se elimină timpii de latență obișnuiți; un număr aproape nelimitat de subsisteme poate fi integrat în sistem în orice moment.
Avantajele tehnologiei EtherCAT
Prelucrarea telegramelor din mers constituie baza pentru o comunicație EtherCAT de înaltă performanță. Pe lângă viteza mare de transmisie pe care aceasta o aduce, utilizatorul beneficiază și de opțiuni complete de diagnosticare și configurare online, precum și de recunoașterea automată a participanților din rețea, ceea ce elimină sarcina consumatoare de timp de atribuire a adreselor pentru fiecare participant. Implementarea structurii de automatizare este simplificată în mod semnificativ prin alegerea flexibilă a topologiei (linie, inel sau structură arborescentă) și prin extinderea aproape nelimitată a rețelei sau a lungimii cablurilor. Implementarea este, de asemenea, susținută de gama largă de componente EtherCAT cu un grad de protecție IP20 sau IP65 și, de exemplu, de înlocuirea simplă a terminalelor prin intermediul funcției de inlocuire hot swap, în timpul lucrărilor de întreținere.
Performanța excelentă a EtherCAT este ilustrată de următoarele cifre cheie:
- 10 bytes/ms transfer de date, pe 1500 de dispozitive
- 200 de I/O analogice (16-bit) în 50 µs (rată de eșantionare de 20 kHz),
- 100 de axe servo în 100 µs
- 256 de I/O digitale în 12,5 µs
- 1000 de I/O digitale în 30 µs
Exploatarea și întreținerea tehnologiei clădirii sunt facilitate de numeroase funcții de diagnosticare, cum ar fi detectarea punctelor de întrerupere, măsurarea continuă a calității liniei pentru localizarea precisă a defecțiunilor de transmisie și o opțiune pentru crearea de segmente logice de diagnosticare.
Concepte holistice de automatizare
Pentru a asigura funcționarea eficientă și durabilă a clădirilor nerezidențiale, care sunt adesea complexe, ar trebui să se pună accentul pe structuri de automatizare care să fie cât mai holistice posibil. Numai o structură holistică poate asigura o colectare coerentă a datelor în toate sistemele tehnice și domeniile de utilizare, ceea ce reprezintă o condiție prealabilă esențială pentru exploatarea întregului potențial de optimizare. Aici aproape că nu există limite, ceea ce înseamnă că poate fi implementată o funcționare coordonată a clădirii și a tehnologiei de producție și poate fi integrată o infrastructură energetică, de exemplu pentru electromobilitate.
De exemplu, modulul EtherCAT tip EL6761 în combinație cu componenta software TwinCAT 3 IoT OCPP oferă o soluție completă pentru comunicarea cu infrastructura de încărcare și cu vehiculele electrice. Aceasta poate fi integrată fără probleme în sistemul de automatizare a clădirilor. Protocolul Open Charge Point Protocol (OCPP) standardizează comunicarea între stațiile de încărcare pentru vehicule electrice și sistemele de management central asociate. Terminalul EL6761 EtherCAT servește drept interfață de comunicare în conformitate cu IEC 61851 și ISO 15118.
Sistemele eficiente de gestionare a energiei sunt din ce în ce mai importante pentru funcționarea clădirilor, pentru a asigura o aprovizionare optimă a proprietății. Baza pentru aceasta este măsurarea precisă a puterii, pe care numai EtherCAT, cu viteza și sincronizarea sa exactă, o face posibilă. Conceptul de măsurare distribuită a puterii, care permite obținerea de date precise de măsurare a puterii în mod eficient și rentabil chiar și în sisteme foarte complexe, este una dintre caracteristicile sale speciale. Terminalul de intrare cu 6 canale EL3446 pentru măsurarea curenților de până la 1 A c.a/c.c constituie aici un element central. Acesta poate fi utilizat pentru a determina valori precise, chiar și pentru măsurători de tensiune și curent separate spațial.
Una dintre caracteristicile cheie aici este că toate datele electrice relevante din rețeaua de alimentare, inclusiv valorile reale măsurate pentru putere, pot fi determinate cu EL3446, ca un terminal de măsurare care măsoară numai curentul. Valorile de tensiune necesare pentru calcularea datelor de putere îi sunt transmise – sincronizate cu precizie de ceasurile distribuite EtherCAT – prin intermediul unui terminal de măsurare a puterii trifazice EL3443, care trebuie instalat doar o singură dată pentru fiecare rețea. Puterea activă și consumul de energie pentru fiecare dintre cele până la șase faze conectabile sunt apoi calculate în EL3446. Valorile RMS pentru tensiune și curent, precum și puterea activă, aparentă și reactivă sau frecvența, unghiul de defazaj și armonicele sunt astfel puse la dispoziție, oferind o analiză completă a rețelei care se extinde la gestionarea energiei. Acest concept de măsurare distribuită a puterii, cu un singur EL3443 și orice număr de EL3446, minimizează în mod semnificativ lucrările și costurile hardware și de instalare.
KREATRON AUTOMATION SRL
