Vervangen Polygir en BMS-systeem

Voorblad

Titelblad

Vervangen Polygir en BMS-systeem

-4-

1 Index 1

Index................................................................................................ 4

2

Dankwoord......................................................................................... 7

3

Abstract ............................................................................................ 8

4

Inleiding............................................................................................ 9 4.1

Scriptie ...................................................................................... 9

4.2

Fabricom GTI .............................................................................. 10

4.2.1

Inleiding ................................................................................. 10

4.2.2

SUEZ Groep ............................................................................. 10

4.2.3

Geschiedenis ............................................................................ 11

4.2.4

Het proximiteitsnetwerk.............................................................. 14

4.2.5

Geografische ligging ................................................................... 15

4.3

5

Process Solutions .......................................................................... 16

4.3.1

Inleiding ................................................................................. 16

4.3.2

Organisatie .............................................................................. 17

4.3.3

Full-service provider & multi-technical integrator ............................... 18

Project ............................................................................................ 20 5.1

Projectbenadering ........................................................................ 20

5.1.1

Probleemstelling ....................................................................... 20

5.1.2

Doelstelling ............................................................................. 21

5.1.3

Projectteam en persoonlijke bijdrage.............................................. 22

5.1.4

Planning ................................................................................. 22

5.2

HVAC-installaties.......................................................................... 23

5.2.1

Waarom luchtconditionering? ........................................................ 23

5.2.2

Relatieve vochtigheid en dauwpunt................................................. 23

5.2.3

Werking van een HVAC-installatie................................................... 24

5.2.3.1

Eenvoudige installatie........................................................... 25

5.2.3.2

Uitgebreide installatie .......................................................... 26

5.2.4 5.3

Besluit ................................................................................... 27 Aanpassingen .............................................................................. 28

5.3.1

Lokale aanpassingen ................................................................... 28

5.3.1.1 Benny Ria

HVAC-installatie .................................................................. 28 Master EM

Vervangen Polygir en BMS-systeem 5.3.1.2

Sensoren ........................................................................... 28

5.3.1.3

Aandrijving luchtkleppen ....................................................... 28

5.3.1.4

Aandrijving waterklep........................................................... 28

5.3.1.5

Sturing ............................................................................. 29

5.3.1.6

Display ............................................................................. 30

5.3.2

Globale aanpassingen ................................................................. 31

5.3.3

Uiteindelijke doelstelling ............................................................. 31

5.3.4

Besluit ................................................................................... 32

5.4

PLC .......................................................................................... 33

5.4.1

Algemeen................................................................................ 33

5.4.2

Beckhoff ................................................................................. 33

5.4.2.1

Algemeen.......................................................................... 33

5.4.2.2

Open ............................................................................... 33

5.4.2.3

De CX9000-familie ............................................................... 34

5.4.2.4

CX9000-1001 ...................................................................... 37

5.4.2.5

TwinCAT ........................................................................... 39

5.4.3 5.5

Besluit ................................................................................... 41 Software .................................................................................... 42

5.5.1

PLC-control ............................................................................. 42

5.5.1.1

Resources.......................................................................... 42

5.5.1.2

Program Organisation Units (POU’s) .......................................... 44

5.5.1.3

Opslaan en testen van het project ............................................ 53

5.5.2

Display ................................................................................... 53

5.5.2.1

Hoofdvenster ..................................................................... 53

5.5.2.2

Geheugenadressen ............................................................... 54

5.5.2.3

Menu’s opbouwen ................................................................ 54

5.5.2.4

Menustructuur .................................................................... 55

5.5.2.5

Software installeren op de display ............................................ 56

5.5.3

6

-5-

System manager........................................................................ 57

5.5.3.1

Koppelen van een PLC-control project aan de system manager ......... 57

5.5.3.2

Koppelen van het project aan de target PLC ................................ 57

5.5.3.3

Toevoegen basismodule en bus terminals.................................... 58

5.5.3.4

Toewijzen logische in- en uitgangen aan fysieke in- en uitgangen ...... 59

5.5.4

Testprocedure .......................................................................... 60

5.5.5

Besluit ................................................................................... 61

Besluit ............................................................................................. 62

Benny Ria

Master EM


-6-

7

Bijlagen ........................................................................................... 63

8

Referenties ....................................................................................... 69

9

Lijst van figuren ................................................................................. 70

Benny Ria

Master EM


-7-

2 Dankwoord Dit werk is tot stand gekomen dankzij de steun van een aantal personen die ik dan ook graag zou willen bedanken. Eerst en vooral wil ik mijn interne promotoren Thierry Monsieur en Gert Theys bedanken voor de mogelijkheden die ze me geboden hebben om mee te werken aan een project waarbij mijn input een concrete plaats kreeg binnen het resultaat. Tijdens de uitvoering van mijn stage heb ik veelvuldig de hulp gekregen van Dirk Serdons, Carlo Hoeyberghs, Jeroen Leurs, Toon Geens en Yves Corthouts. Hen zou ik dus ook graag willen bedanken voor het beantwoorden van mijn vragen. De volgende die ik wil bedanken is Roland Machiels, mijn interne promotor van XIOSHogeschool Limburg, voor de begeleiding en de opvolging van mijn stage. De andere lectoren van de XIOS-HL verdienen evenzeer een dankwoord, voor de kennis die ze gedurende de voorbije jaren hebben overgedragen, en omdat ze met raad en daad klaar stonden om mij, en mijn medestudenten, bij te staan als dat nodig was. Tot slot wil ik mijn dank uiten aan An Smets die even dienst deed als mijn persoonlijke taaladviseur, aan mijn ouders voor de – niet onbelangrijke - morele steun en aan Sophie Indeherberge.

Benny Ria

Master EM


-8-

3 Abstract

Deze scriptie kadert in de masterproef die als afstudeerwerk moet ingediend worden aan de XIOS Hogeschool Limburg. Het is het resultaat van een stage tijdens de zomermaanden van 2007 bij Fabricom GTI. Het is erg belangrijk dat de omstandigheden in een werkomgeving aangenaam zijn om tot optimale prestaties te komen. Wetenschappelijke studies tonen aan dat er een sterk verband is tussen de temperatuur van de werkomgeving en de werkprestaties. Een werkruimte die een goede temperatuur en vochtigheid heeft, stimuleert het werkritme en de efficiëntie van het personeel. Daarbij kan het de bezoekers van een gebouw beter gestemd maken als ze in een aangename omgeving vertoeven. Om dergelijke omgeving te creëren voor de werkende mens maakt men in grote gebouwen gebruik van HVAC-installaties. Uitgebreide HVAC-installaties zijn in staat om zowel temperatuur, vochtigheid als druk in een ruimte te regelen. Kleinere installaties spelen in op slechts enkele van deze parameters. Eén gebouw heeft vaak meerdere gescheiden HVAC-installaties. Een goede sturing van deze machines is noodzakelijk om constante temperatuur te creëren in de verschillende ruimten. De bestaande sturing bij Fortis Bank HQ werd vervangen door een PLC-sturing. Zowel de plaatsing van de PLC als het schrijven van de software hiervoor valt onder het project dat Fabricom GTI uitvoert. Dit eindwerk “Vervangen Polygir & BMS systeem” werd ondersteund door externe promotoren Thierry Monsieur en Gert Thys en interne promotor Roland Machiels.

Benny Ria

Master EM


-9-

4 Inleiding 4.1

Scriptie

Deze scriptie moet een beter zicht bieden op de werking van HVAC-installaties. Na een beschrijving van het stagebedrijf Fabricom GTI en de afdeling Process Solutions, waar de stage voltooid is, wordt in het hoofdstuk “Project” de projectbenadering besproken. De probleemstelling geeft een algemeen beeld van het project: de initiële situatie wordt hier kort besproken, evenals de resultaten die het totale project beogen. De doelstelling zal zich meer richten op de verwachte resultaten gedurende mijn stageperiode. In het daarop volgende deel wordt de algemene organisatie van het project beschreven. Hierin wordt aangegeven welke personen hebben meegewerkt aan het project, en wat mijn persoonlijke bijdrage hierbij was. Het hoofdstuk wordt beëindigd met een korte weergave van de algemene planning. Na een korte inleiding die het ‘waarom’ van een HVAC-installatie moet verantwoorden, zal de mechanische werking van deze machines belicht worden. Zo krijgt de lezer een duidelijk beeld van de verschillende stappen in het luchtconditioneringsproces en krijgt hij een idee van de verschillende onderdelen die bij dergelijke installaties aanwezig zijn. Dit alles wordt verklaard met voorbeelden van een eenvoudige en een complexere installatie. Het volgende hoofdstuk behandelt de eigenlijke inhoud van het project dat Fabricom GTI bij Fortis uitvoert. Hier wordt beschreven welke aanpassingen er dienen uitgevoerd te worden, en over welke infrastructuur Fortis reeds beschikt. Vervolgens wordt de PLC verder besproken. Zowel onderwerpen zoals het ‘waarom’ een PLC als een gedetailleerde beschrijving van de gebruikte PLC en de bijhorende software komen hier aan bod. De software die de HVAC-installaties zal gaan sturen wordt in het volgende hoofdstuk toegelicht. Hierbij komt zowel de eigenlijke programmatie aan bod, de mapping van de in- en uitgangen, evenals de testprocedure die werd toegepast om eventuele fouten op te sporen.

Benny Ria

Master EM


4.2

- 10 -

Fabricom GTI

4.2.1 Inleiding Fabricom GTI stelt meer dan 6500 mensen te werk en heeft in 2006 een omzet geboekt van 929 miljoen euro. Het bedrijf maakt deel uit van SUEZ Energy Services. Fabricom GTI is de Belgische referentie op het vlak van innovatie, technische installaties en diensten voor industriële en infrastructurele markten, zowel in Belgie als internationaal. De verschillende gespecialiseerde departementen, die Fabricom GTI in huis heeft, maken het mogelijk om een brede waaier van diensten aan te bieden: •

Electricity & Instrumentation

•

Piping & mechanical

•

Automatisering & ICT

•

Maintenance

Omdat Fabricom GTI regionale vestigingen in Belgie en filialen in Europa heeft, kunnen ze hun klanten oplossingen aanbieden, gaande van lokale monodisciplinaire tot multisite en multidisciplinaire projecten. Verder zijn ze ook gespecialiseerd in projectmanagement van grote en complexe projecten, dit zowel op regionaal als internationaal niveau.

4.2.2 SUEZ Groep De naam Fabricom GTI, kwam in 2002 tot stand toen het Belgische bedrijf Fabricom een overname deed van het Nederlandse GTI (Groep Technische Installatie). Fabricom heeft altijd tot de SUEZ Groep behoord (Figuur 1). Dit is ook zo gebleven na de fusie met GTI. Om aan te tonen dat Fabricom GTI tot de grote internationale groep behoort, staat op het logo van Fabricom GTI sinds 2006 ook de naam SUEZ. Dit is voor alle bedrijven van de groep SUEZ zo.

Benny Ria

Master EM


- 11 -

Figuur 1 : Tak SUEZ Energy Services

4.2.3 Geschiedenis Het voormalige bedrijf Electro Thijs werd in 1968 opgericht door Jos Thijs en zijn echtgenote. Zij vestigden zich toen als kleine zelfstandigen in de elektro-wereld. In de beginjaren richtte het bedrijf zich vooral op bouwen van staatswerken en kleine industriële installaties. Er heerste door de kleinschaligheid van het bedrijf een familiale sfeer, waar er een sterke onderlinge band ontstond tussen de werknemers en de leiding. Dit leidde ertoe dat de onderneming vanaf de eerste dag werk van zeer hoge kwaliteit afleverde. Door een goede reputatie bleven industriële projecten dan ook niet uit. De omzet en het aantal personeelsleden steeg hierdoor constant. In 1973 nam de eenmanszaak het statuut van P.V.B.A., de huidige B.V.B.A., aan onder de naam P.V.B.A. Electro Thijs Genk. In dat jaar, vijf jaar na de oprichting van Electro Thijs, werd het succes van Jos Thijs met de “Nixdorf Award” bekroond. Dit is een prijs die hij heeft gekregen omwille van zijn verdiensten als jonge, opmerkelijke ondernemer in Belgie.

Benny Ria

Master EM


- 12 -

Figuur 2 : Verloop geschiedenis

Electro Thijs bleef groeien. Daardoor moest er in de jaren 1977-1978 meer structuur worden aangebracht in het activiteitenplan dat ondertussen al een enorme evolutie had doorgemaakt. In Geel zag men toen een kans om een dochteronderneming op te richten. Deze onderneming kreeg de naam “Electro Thijs Geel”. Niet veel later werd deze naam omgedoopt tot “Electro Thijs Antwerpen”. Om ook in het Franstalige gebied sterk te staan, werd er een Franstalige firma opgericht. Deze kreeg de naam Electro Technique Industrielle. Na de oprichting van dit bedrijf gingen de vennootschappen afzonderlijk opereren. De oprichting van Electro Thijs Antwerpen en Electro Technique Industrielle toonde aan dat er een groeiende belangstelling bij de klanten voor deze firma en industrie was. Deze belangstelling breidde zich ook naar het buitenland uit, zoals in landen als Tunesië en Algerije. Hierdoor ontstond Electrical Contracting~NV. Jos Thijs was een man die op het gebied van Human Resources Management ver vooruitliep op zijn tijd. Hij investeerde jaarlijks aanzienlijke bedragen in het organiseren van doorgedreven technische opleidingsprogramma’s voor zijn medewerkers. Hierdoor kon nog meer doorgedrongen worden op de verschillende markten, zoals in de industriële automatisering en de hoogspanningstechniek. In 1985 kwam aan deze bloeiperiode echter een plotseling einde, toen oprichter Jos Thijs bij een tragisch vliegtuigongeval om het leven kwam. Na zijn overlijden werd zijn echtgenote verantwoordelijk voor de twee overblijvende vestigingen in Genk en Aartselaar.

Benny Ria

Master EM


- 13 -

Begin 1988 werd de NV omgevormd tot Electro Thijs Industrial. Omwille van de personeelsgroei en omdat er op het oude adres geen uitbreiding meer mocht plaatsvinden, werd er een nieuwe vestiging gebouwd op de Henry Fordlaan. Dit gebouw werd in november 1988 ingehuldigd. Een jaar later verkocht mevrouw Thijs de vestigingen in Aartselaar en Genk aan de Nederlandse Holding GTI. De twee bedrijven werden nu in één grotere bedrijfscultuur overgenomen en begin 1992 werd de naam GTI in GTI Electro Thijs NV veranderd. En in 1994 werd de elektriciteitsafdeling van de vestiging in Aartselaar door Genk aangestuurd. Het doel hiervan was te zorgen voor een beter beheer van de activiteit ‘elektriciteit’. Na twee jaar voorbereiding aan het interne kwaliteitssysteem kreeg GTI Electro Thijs in juni 1995 het ISO 9001 certificaat. En in 1998 werd aan de afdeling in Genk tenslotte het fel begeerde VCA* * certificaat toegekend. Het verkrijgen van deze certificaten bewijst dat GTI Electro Thijs NV niet alleen winstmaximalisatie nastreeft, maar ook aandacht heeft voor het leefmilieu, veiligheid, enz. In 1997 werd door vier complementaire bedrijven de tijdelijke vereniging “ASG”, Automotive Services Genk, opgericht. ASG moest de gebouwen van Ford Genk beheren. Dit gebeurt nu nog steeds. Drie jaar later, in 2000, werd CSG, Conveyor Services Genk, opgericht tussen Ford Genk en vier van hun toeleveranciers. CSG onderhoudt, bouwt, investeert en exploiteert de conveyor bridge en wordt hierdoor op basis van Pay On Production vergoed. Dit betekent dat CSG aan elke auto die van de band rolt, geld verdient. Doordat GTI Electro Thijs NV samen met drie andere ASG-partners in het project Pay On Production investeerde, evolueerde GTI Electro Thijs naar een partnerschap waarbij het ondernemingsrisico van de klant gedeeld werd. Dit komt omdat de inkomsten van de vier partners immers van het aantal auto’s afhangt die Ford produceert en dus verkoopt. In 2001 werd Broux-Werken geïntegreerd in GTI Electro Thijs. Broux-Werken werd bij GTI Electro Thijs een aparte afdeling, namelijk Piping and Mechanical. Een jaar later, in 2002, werd GTI Electro Thijs NV uiteindelijk in het Belgische Fabricom geïntegreerd. Door deze integratie werden de filialen van de twee grote organisaties

Benny Ria

Master EM


- 14 -

opnieuw gedeeld. Dit betekende voor de GTI-bedrjven, waaronder Genk, dat ze vanaf 2002 een nieuwe naam kregen: Fabricom GTI. Fabricom GTI maakt deel uit van de SUEZ Groep, maar dat was nooit zichtbaar voor buitenstaanders van de onderneming. Vandaar dat SUEZ in 2005 besloten heeft aan alle dochterondernemingen de naam SUEZ toe te voegen. Door deze verandering heet Fabricom GTI vanaf begin 2006 SUEZ Fabricom GTI. Door het samenvloeien van de verschillende bedrijven hadden de medewerkers verschillende uren. Hier is een verandering in gekomen en is er een verdere eenmaking van de uren gekomen. Dit geeft als resultaat dat iedere medewerker eenzelfde urenweek heeft. In 2007 heeft een structurele optimalisatie plaatsgevonden. De afdeling Process Solutions was onderverdeeld in verschillende locaties. De vestiging aan de Henry Fordiaan noemde toen industry East. Nu is dit industry North geworden.

4.2.4 Het proximiteitsnetwerk Voor Fabricom GTI is de geografische ligging zeer belangrijk. Het proximiteitsnetwerk is dan één van de sterke punten van Fabricom GTI. Omdat er in elke regio verschillende vestigingen liggen, zijn de werknemers steeds dicht bij hun klanten. Dit heeft het voordeel dat de klant snel geholpen kan worden en dat er gespaard kan worden op verplaatsingskosten. Bij iedere vaste klant met een grote of middelgrote onderneming heeft Fabricom GTI een eigen locatie. Dit kan kantoor- en of opslagruimte zijn. Bij sommige klanten krijgt Fabricom GTI een plaats toegewezen. Hier kan er dan een werfcontainer geplaatst worden. Op Ford Genk heeft Fabricom GTI een groot gebouw ter beschikking. Dit is echter uniek omdat hier eigen machines gezet kunnen worden en omdat het extra mogelijkheden biedt voor een opslagruimte. Verder heeft dit als voordeel dat, indien er iets stuk gaat op Ford, dat de medewerkers van Fabricom GTI niet eerst materiaal moeten gaan halen bij het eigen bedrijf. Dit materiaal is immers al op het terrein van de klant aanwezig. Ook dit levert weer een besparing van verplaatsingskosten en tijd op.

Benny Ria

Master EM


- 15 -

4.2.5 Geografische ligging In Genk zijn er in het totaal twee vestigingen van Fabricom GTI. Eén locatie ligt op de Mondeolaan en één op de Henry Fordiaan. Bij deze laatste locatie is mijn stageperiode verlopen. De andere afdeling ligt op het terrein van Ford.

Figuur 3 : Geografische ligging Fabricom GTI in Genk

Dit zijn niet de enige vestigingen van Fabricom GTI in België. In heel België liggen nog meerdere vestigingen. Deze liggen in 8 regio’s zoals te zien op Figuur 4.

Figuur 4 : Geografische ligging Fabricom GTI in België

Benny Ria

Master EM


4.3

- 16 -

Process Solutions

4.3.1 Inleiding De resultaten van het eindwerk zijn tot stand gekomen tijdens een stage op de afdeling Process Solutions North van Fabricom GTI. Deze afdeling is vooral werkzaam in de volgende sectoren: •

Autosector

•

Havenlogistiek (boorplatform voor de kust van Noorwegen)

•

Nucleaire sector

•

Logistieke sector

Process Solutions houdt zich bezig met o.a.: •

Industriële automatisering

•

Engineering

•

Gerelateerde diensten

•

Het aanbieden van geïntegreerde oplossingen voor process control

De werkzaamheden van deze afdeling kunnen in drie kernactiviteiten onderverdeeld worden, waarbij iedere kernactiviteit zich specifiek toelegt op bepaalde sectoren.

Figuur 5 : Kernactiviteiten Process Solutions

Benny Ria

Master EM


- 17 -

4.3.2 Organisatie Process Solutions North telt meer dan 50 personeelsleden. Aan het hoofd van de afdeling staat Dominique Vervecken, de Department Manager. Daarnaast is er voor deze afdeling nog een Management Assistant, vijf Project Managers en andere personeelsleden. In Figuur 6 staat het organigram van de afdeling Process Solutions afgebeeld.

Figuur 6 : Organigram afdeling Process Solutions

De projectmanagers hebben een centrale rol (zie Figuur 7), ze staan in voor de financiële en technische aspecten met betrekking tot een project. Elke projectmanager is betrokken bij meerdere projecten. De Project Engineers behoren tot een bepaalde projectgroep. De afdeling Process Solutions heeft zes projectgroepen werkzaam in de automatisatie en één voor de ICT. Deze mensen worden soms uitgewisseld om aan een project van een andere manager mee te werken. Dit heeft als rede dat de engineer misschien die capaciteiten bezit die vereist zijn voor de realisatie van dat project.

Benny Ria

Master EM


- 18 -

Figuur 7 : Centrale rol van de project manager

4.3.3 Full-service provider & multi-technical integrator Fabricom GTI is een full-service provider die multi-technische oplossingen aanbiedt, aangepast aan de noden van de klant. Deze oplossingen gaan van… •

Concept & design

•

Basis + gedetailleerde techniek

•

Verwerving

•

Prefabrication

•

Project management

•

Testen & simulatie

•

Installatie ter plaatse

•

Opdragen & stand-by

•

Training & education

•

Onderhoud, stopzettingen & opknappen

…tot complete turn-key projects.

Benny Ria

Master EM


Figuur 8 : Full-service provider & multi-technical integrator

Benny Ria

Master EM

- 19 -


- 20 -

5 Project 5.1

Projectbenadering

5.1.1 Probleemstelling Het hoofdkantoor van Fortis in Brussel beschikt over een 80-tal HVAC-installaties die voorzien zijn van een pneumatische sturing die nog dateert van de jaren ‘70. Deze sturingen zijn aan vervanging toe. Fabricom GTI zal deze verouderde sturingen vervangen door een PLC-gestuurde regeling. Dit kadert in een project dat Fabricom GTI bij Fortis uitvoert sinds 1 januari 2007. De initiële verwachting was dat het project op 31 december 2007 voltooid zou zijn, maar doordat er meer specificaties aan het project zijn toegevoegd, is deze deadline enkele maanden uitgesteld. Het project omvat de vervanging van de pneumatische sturing van HVAC-installaties, maar ook een visualisatiesysteem voor de liften in het gebouw. De HVAC-installaties zijn voorzien van allerhande sensoren op verschillende plaatsen van het luchtbehandelingsproces. De data van deze sensoren zal door de PLC geïnterpreteerd worden en op basis van deze gegevens zal de software de verschillende actoren in het systeem sturen. De software van de verschillende groepen verschilt van elkaar doordat ze vaak over andere componenten (sensoren, aanzuig-/afzuigleidingen, verwarmings/koelings-/naverwarmingsbatterijen, … ) beschikt. De PLC’s zullen via een ethernetverbinding in verbinding staan met een centraal systeem dat moet instaan voor zowel visualisatie als een centrale sturing van het geheel. Toch zullen de PLC’s ook volledig autonoom kunnen werken. De instellingen kunnen dus centraal of via een display aan de stuurkast zelf aangepast worden.

Benny Ria

Master EM


- 21 -

5.1.2 Doelstelling De doelstelling van de stage is software te schrijven voor de verschillende HVACinstallaties. Deze software moet de gegevens van de sensoren interpreteren en gebruiken voor de sturing van de verschillende componenten in de installatie. Enkele voorbeelden van welke gegevens de PLC binnenkrijgt van de sensoren: •

Temperatuur van de ingeblazen lucht

•

Temperatuur van afgevoerde lucht

•

Vochtigheid

•

Branddetectie

•

Positionele feedback van de luchtkleppen

•

Luchtdruk

•

…

Enkele voorbeelden van welke componenten de PLC zal kunnen sturen: •

Luchtkleppen

•

Ventilator

•

Temperatuur van de verwarmingsbatterij

•

Temperatuur van de koelbatterij

•

…

De programmatie gebeurt op basis van de schematische tekening van de groep en het elektrisch schema. Eenmaal de software geschreven is, zal deze in de PLC geplaatst worden. Ten slotte wordt de werking van de software gecontroleerd bij de installatie zelf, zodat de aansturing van de verschillende componenten kan worden waargenomen.

Benny Ria

Master EM


- 22 -

5.1.3 Projectteam en persoonlijke bijdrage Aan dit project hebben een heleboel mensen meegewerkt: gaande van de projectleider die alles in goede banen leidt, tot de technische medewerkers die de elektrische aansluitingen aan de installaties voorzien. Hieronder worden de personen besproken die nauw betrokken waren bij het uitvoeringsproces. Een elektrisch tekenaar zorgde voor de plannen die de volledige installatie elektrisch beschreef. Een andere persoon verifieert deze schema’s en controleert deze ter plaatse. Deze plannen blijven na het project ook in de stuurkasten aanwezig. Een team van ongeveer zes technici stond in voor de afbraak van de Polygir-installatie en de plaatsing van de PLC met bijhorende bekabeling. De PLC’s werden met de I/Oterminals op voorhand in de werkplaats van Genk opgebouwd. Twee technici controleerden na de opbouw van de nieuwe sturing alle inputs en outputs van de PLC, en of alle actoren naar behoren werkten. Twee personen, waaronder mezelf, stonden in voor het programmeren van de PLC’s. Het gaat hier over zowel de eigenlijke programmacode, de configuratie, het plaatsen van het programma in de PLC als het testen achteraf. Meer hierover vindt men terug in het hoofdstuk ‘Software’. De implementatie van de visualisatie-software van het systeem (Skywalker) werd door een computerspecialist verzorgd.

5.1.4 Planning Voor de werkzaamheden van start gingen, is er natuurlijk een heleboel denkwerk aan het project vooraf gegaan. Buiten het uitstippelen van de werkwijze, is er ook een planning opgesteld die aangaf in welke volgorde de HVAC-installaties zouden worden aangepast, en waarop moest worden gelet. De installaties werden ingedeeld in een aantal groepen die elk een aparte deadline kregen. Hierbij werd rekening gehouden met de locatie van de installaties, en in welke mate ze ‘kritisch’ waren. In de computerruimte bijvoorbeeld, waar er veel warmte geproduceerd wordt, is het belangrijk dat de koeling van die ruimte niet te lang uitvalt. Daarom werd er een softstarter aan de ventilatormotor gekoppeld, zodat deze verder kon blijven functioneren wanneer er aan de stuurkast gewerkt werd. Zo bleef een aangepaste temperatuur in de computerruimten gegarandeerd. Benny Ria

Master EM


5.2

- 23 -

HVAC-installaties

5.2.1 Waarom luchtconditionering? Een slechte ventilatie kan de oorzaak zijn van SBS (Sick Building Syndrome). Symptomen van deze aandoening zijn: •

Hoofdpijn

•

Irritatie aan ogen, keel en neus

•

Misselijkheid

•

Vermoeidheid

•

Toename van de kans op een astma-aanval

•

Concentratiemoeilijkheden

•

…

Het spreekt voor zich dat deze symptomen rechtstreeks verantwoordelijk zijn voor de daling van arbeidsprestaties. Wetenschappelijke studies tonen aan dat een goede luchtkwaliteit de prestaties van de mens positief beïnvloedt. Door het gezondere klimaat zullen werknemers ook minder vaak moeten thuisblijven ten gevolge van ziekte. Buiten deze economische motieven, speelt er ook een sociale drijfveer mee doordat er meer representatieve ruimten worden gecreëerd. Een goede luchtkwaliteit wordt gekenmerkt door de temperatuur en vochtigheidsgraad, maar ook door luchtvervuiling en de snelheid van de verversing van de lucht. Een HVAC-installatie is in staat om op deze factoren in te spelen. Een filter zorgt voor de zuivering van de buitenlucht voordat die lucht naar binnen wordt geblazen. De ventilator zorgt voor de mechanische circulatie van de lucht en koel- en warmte-elementen zorgen voor de temperatuursregeling. De vochtigheidsgraad van de lucht kan worden aangepast door een vernevelinstallatie die de lucht bevochtigt, of men kan de lucht drogen door het vocht in de lucht te laten condenseren.

5.2.2 Relatieve vochtigheid en dauwpunt Om de werking van een HVAC-installatie te begrijpen, is het nodig om volgende begrippen te begrijpen.

Benny Ria

Master EM


- 24 -

Relatieve vochtigheid is een term om uit te drukken hoeveel waterdamp er in de lucht aanwezig is. Men geeft echter niet de absolute waarde weer van de hoeveelheid waterdamp: men geeft dit weer ten opzichte van de maximale hoeveelheid waterdamp die er zich in de lucht kan bevinden bij de gegeven temperatuur (verzadigde damp). De formule is dus:

relatieve vochtigheid =

effectieve dichtheid x100% verzadigde dichtheid

Het dauwpunt is de temperatuur dewelke lucht bij gelijkblijvende druk moet worden afgekoeld opdat zij juist met waterdamp verzadigd is. Gaat de afkoeling door tot beneden het dauwpunt, dan vindt condensatie plaats [WP68].

Figuur 9 : Dauwpunts-curve

5.2.3 Werking van een HVAC-installatie Afhankelijk van de noden, kan een HVAC-installatie beschikken over verschillende componenten. Hieronder wordt de werking van een zeer eenvoudige en een uitgebreide installatie verklaard. Dit zijn twee installaties die effectief aanwezig zijn bij Fortis, een groot aantal varianten even buiten beschouwing gelaten. Figuur 10 en Figuur 11 zijn achteraan als Bijlage A en Bijlage B in het groot terug te vinden.

Benny Ria

Master EM


- 25 -

5.2.3.1 Eenvoudige installatie

Figuur 10 : Eenvoudige HVAC-installatie

Figuur 10 toont een eenvoudige HVAC-installatie die toch in staat is om op veel factoren in te spelen. Ze beschikt over een filter, een koelbatterij, een bevochtigingspomp, een verwarmingsbatterij, een ventilator, twee kleppen en een aantal sensoren. Het schema geeft weer hoe de lucht door de verschillende onderdelen van de installatie zal stromen in de richting van de pijlen. De buitenlucht wordt dus uiterst links aangezogen, en rechts een kantoorruimte ingeblazen. Daar zal de lucht gedeeltelijk worden afgezogen en opnieuw de verschillende actoren van het proces doorlopen. Na het openen van de luchtkleppen zal de lucht door de filter het systeem binnentreden. Sensor ‘18’ zal in het oog houden of de druk over deze filter niet te hoog wordt. Indien deze druk 250 Pascal overschrijdt, wil dit zeggen dat de filter verstopt is en zal de installatie stilvallen. Vervolgens stroomt de lucht door een koelbatterij. De hoeveelheid koelvloeistof die door de koelbatterij stroomt wordt geregeld door regelventiel ‘20’. Die laatste bepaalt de afkoeling van de lucht. Het spreekt voor zich dat de koelvloeistof in de koelbatterij zal opwarmen door de warmteoverdracht. Bevochtigingspomp

‘3’

zal

indien

nodig

de

lucht

bevochtigen,

waarna

een

verwarmingsbatterij de lucht opnieuw kan opwarmen volgens hetzelfde principe als de koelbatterij die hierboven uitgelegd werd. Regelventiel ‘21’ zal de warmwaterstroom doorheen de verwarmingsbatterij controleren.

Benny Ria

Master EM


- 26 -

In het volgende stadium van het proces bevindt zich ventilator ‘GP13B’ die de luchtstroom zal bepalen. Sensor ‘17A’ waakt erover dat het drukverschil over de ventilator voldoende hoog is. Indien dit verschil onder 350 Pascal zakt, wijst dit op een defect, zoals een blokkering van de schoepen, een verstopping of een elektrisch falen. De installatie zal pas in storing vallen als deze fout gedurende een korte periode actief is omdat tijdens het opstarten de ventilator dit drukverschil immers niet kan leveren. Sensor ‘12b’ zal de pulsietemperatuur meten. De pulsietemperatuur is de temperatuur van de lucht die ingeblazen wordt. Omwille van comfortoverwegingen is het belangrijk dat deze niet onder 16°C daalt. Sensor ‘15’ is de enige branddetector in deze installatie. Op het moment dat de temperatuur op deze locatie 100°C bereikt, zal de installatie in storing vallen. Het is dan erg belangrijk dat de ventilator uitvalt en de luchtkleppen onmiddellijk sluiten zodat het vuur niet extra wordt gevoed met zuurstof. De laatste sensor waarlangs de lucht zal stromen voordat het in de ruimte ingeblazen wordt is sensor ‘17b’. Deze zal een verstopping bij de ventilatiegaten detecteren. De teruggezogen lucht stroomt nog langs sensoren ‘13’ en ‘12a’, die respectievelijk de luchtvochtigheid en de temperatuur zullen meten. Bij het opstarten zal de ventilator wachten met starten tot de luchtkleppen volledig openstaan.

5.2.3.2 Uitgebreide installatie

Figuur 11 : Uitgebreide HVAC-installatie

Benny Ria

Master EM


- 27 -

De luchtkleppen in het eenvoudige schema hadden slechts twee standen, namelijk ‘open’ en ‘toe’. In dit schema zijn er buiten de ‘open-toe’-luchtkleppen (voortaan ‘binair’ genoemd), ook nog sequentiële luchtkleppen die parallel over deze binaire luchtkleppen staan. Een startvoorwaarde voor de ventilatoren is dat de binaire luchtkleppen open staan: zij zorgen voor een minimum aan verse lucht en een minimum afvoer van gebruikte

lucht.

De

sequentiële

luchtkleppen

worden

-

afhankelijk

van

de

buitentemperatuur en de gewenste binnentemperatuur - meer open of dicht gedaan worden. Na de 2 filters met verstoppingsdetectie, zal de lucht door een verwarmingsbatterij stromen. Deze zal warmer worden wanneer de antivriessensor die erop volgt, aangeeft dat de luchttemperatuur te laag is om de door de bevochtigingspomp te gaan. De lucht zal door het bevochtigen namelijk afkoelen. Als de luchttemperatuur al dicht bij het vriespunt ligt en dan door het bevochtigen nog verder afkoelt, bestaat de kans dat de waterdruppels bevriezen. Dit moet absoluut voorkomen worden. Sensor ‘16A’ (evenals sensor ‘15’ en sensor ‘16’ in de retourleiding) staat in voor branddetectie. Sensor ‘12b’ geeft de pulsietemperatuur door aan de PLC en sensor ‘17b’ werkt net hetzelfde als reeds verkaard in het eenvoudige schema. Sensoren ‘8A1’ en ‘8B1’ houden de temperatuur van inkomende en teruggezogen lucht in het oog. Samen met de informatie van sensoren ‘8A1’ en ‘8B1’, die de relatieve vochtigheid opnemen, is de PLC in staat om informatie zoals absolute vochtigheid, dauwpunt en enthalpie te bereken. Op basis hiervan kan de PLC de verschillende actoren nauwkeuriger sturen om een optimale regeling te krijgen. Om de luchtdruk beter te kunnen regelen beschikken sommige installaties over een frequentieregelaar om het toerental van de ventilatoren (zowel de pulsieventilator als de afzuigventilator) exact te kunnen regelen.

5.2.4 Besluit Luchtconditionering is duidelijk erg belangrijk in grotere gebouwen waar een natuurlijke airflow onmogelijk is, of voor onaangename omgevingsomstandigheden zou zorgen. Een relatief nauwkeurige en stabiele situatie kan men realiseren door gebruik te maken van een HVAC-installatie. Ondanks de grote verschillen in onderlinge installaties, is hun uiteindelijke doel toch identiek: het creëren van een aangenaam klimaat voor de mensen in het gebouw. Een complexer installatie is echter in staat op meer factoren in te spelen dan een eenvoudige installatie en zal dus betere resultaten leveren.

Benny Ria

Master EM


5.3

- 28 -

Aanpassingen

5.3.1 Lokale aanpassingen 5.3.1.1 HVAC-installatie Zoals reeds eerder verteld, waren de HVAC-installaties al aanwezig voor het project van start ging in het Fortis-gebouw. De sturing ervan stamt af van de jaren ’70 en is aan vervanging toe. De installatie zelf werkt daarentegen wel nog naar behoren en dient dus niet aangepast te worden.

5.3.1.2 Sensoren In de installatie zijn verschillende sensoren ingebouwd. De temperatuursensoren, vochtigheidssensoren en druksensoren kunnen zonder meer verder gebruikt worden. Wel werden er nieuwe kabels getrokken voor alle datalijnen die de PLC als I/O-signaal gebruikt. Het spreekt voor zich dat defecte sensoren vervangen werden.

5.3.1.3 Aandrijving luchtkleppen De aandrijving van de luchtkleppen gebeurde pneumatisch en wordt vervangen door een elektrische variant. De binaire kleppen wordt voorzien van een eindeloopschakelaar zodat de PLC het eventuele blokkeren van de kleppen of niet functioneren van de elektromotor kan detecteren. De sequentiële kleppen hebben een analoge uitgang voorzien op de elektromotor, zodat een constante feedback over de exacte locatie kan doorgegeven worden aan de PLC.

5.3.1.4 Aandrijving waterklep De aandrijving van de waterklep die de temperatuur van de koel- en verwarmingsbatterij regelt wordt eveneens vervangen door een elektrische variant. Deze bevat een elektromotor die de waterstroom sequentieel kan regelen en feedback over de actuele positie kan terugkoppelen naar de PLC.

Benny Ria

Master EM


- 29 -

5.3.1.5 Sturing In de stuurkasten wordt de verouderde pneumatische sturing van het merk Polygyr (Figuur 12) vervangen door een PLC van het merk Beckhoff (Figuur 13). Hier wordt later dieper op ingegaan. Meer informatie over de PLC zelf kan men terugvinden in hoofdstuk 5.4, in hoofdstuk 5.5 staan meer details over de eigenlijke programmatie van de PLC.

Figuur 12 : Polygyr pneumatische sturing

Figuur 13 : Beckhoff PLC-sturing

Benny Ria

Master EM


- 30 -

5.3.1.6 Display Op iedere stuurkast wordt een display gemonteerd. De gebruikte display is een Prizm 18 van Renu Electronics. De Prizm is een Human-Machine interface voor de PLC. Hij communiceert met de PLC door middel van een seriële verbinding.

Figuur 14 : Prizm 18 van Renu Electronics

De display beschikt over een numeriek klavier, 8 functietoetsen, een clear- en een entertoets. LED’s bij iedere functietoets geven aan welke toetsen gebruikt kunnen worden in het actieve (sub)menu. Een LED bij een functietoets zal dus enkel oplichten als die functietoets op dat moment ook een functie toegewezen gekregen. Een uitzondering op deze regel vindt plaats wanneer er zich een alarm zou voordoen, dan zullen alle LED’s op de display beginnen knipperen om de aandacht te trekken. Deze functionaliteit

is

standaard

niet

aanwezig

en

werd

dus

door

Fabricom

GTI

geïmplementeerd in de software. Meer informatie is terug te vinden in hoofdstuk 5.5.2. Afhankelijk van de het type HVAC-installatie kan men via de display waarden uitlezen zoals pulsietemperatuur, dauwpunt-temperatuur, temperatuur van de teruggenomen lucht, vochtigheidsgraad en eventuele alarmen die zijn opgetreden. Verder kan men ervoor kiezen om de installatie manueel te bedienen. Dan kan men de koelbatterij(en) en de verwarmingsbatterij handmatig harder of zwakker zetten. Als er moduleerbare luchtkleppen aanwezig zijn, is het mogelijk om de positie hiervan handmatig in te stellen. Alarmen kunnen via de display gereset worden. Ten slotte is er ook de mogelijkheid om de installatie in de staat ‘maintenance’ te plaatsen, zodat er op een veilige manier aan de machine gewerkt kan worden, zonder dat de kans bestaat dat hij onverwacht zou aanspringen. Bijlage C toont de technische fiche van de Prizm 18.

Benny Ria

Master EM


- 31 -

5.3.2 Globale aanpassingen De PLC staat door middel van een ethernetverbinding in verbinding met een centraal systeem. Dit systeem, Skywalker genaamd, visualiseert alle HVAC-installaties in het gebouw. Skywalker kan iedere installatie afzonderlijk controleren en bedienen. Dit systeem is in staat om op afstand de verschillende variabelen in te stellen, procesparameters weer te geven en de meldingen van de installaties op een gepaste manier te tonen. Indien een installatie om welke reden dan ook zou uitvallen, zal dit op het scherm van de operator tevoorschijn komen en kan hij onmiddellijk zien wat er mis is met de machine, de getroffen machine lokaliseren, en de nodige acties ondernemen.

Figuur 15 : Topologie

5.3.3 Uiteindelijke doelstelling Het vervangen van de pneumatische sturing door een PLC-sturing is slechts een eerste fase van de veranderingen aan de infrastructuur die Fortis wil doorvoeren. Het is de bedoeling van Fortis dat alle toepassingen die verband houden met het gebouw op één gemeenschappelijk systeem terecht komen. Men noemt dit een Building Management System (BMS). Deze toepassingen, waaronder de HVAC-installaties, de liften, de verlichting enz., communiceren met het centrale systeem door middel van een open protocol. Door het gebruik van een ethernetverbinding is het mogelijk om de bediening vanuit een ander gebouw te laten gebeuren, hetgeen outsourcing van de bediening mogelijk maakt.

Benny Ria

Master EM


- 32 -

HVACinstallaties

Liften

Verlichting

...

BMS

Figuur 16 : Building Management System

5.3.4 Besluit Bij de vernieuwing van de HVAC-installaties kon een groot deel van de installatie blijven staan, enkel het gedeelte dat instaat voor de sturing werd vervangen. De verouderde pneumatische sturing Polygir maakte plaats voor een Beckhoff PLC, en de pneumatische aandrijving van kleppen zijn vervangen door elektrische varianten, zodat aandrijving met een PLC eenvoudiger en nauwkeuriger kan gebeuren. De bediening kan zowel lokaal, door het toevoegen van een display aan de kasten, als via een centrale locatie gebeuren. De centrale bediening past in de plannen van Fortis om verschillende systemen, zoals HVAC-installaties, liften en verlichting, op een ‘Building Management System’ (BMS) aan te sluiten en te visualiseren. De hele communicatie gebeurt door middel van een open protocol, zodat men niet van één enkele fabrikant afhankelijk is.

Benny Ria

Master EM


5.4

- 33 -

PLC

5.4.1 Algemeen De keuze om een PLC te gebruiken bij de sturing van een HVAC-installatie is evident. Een PLC is in staat om de diverse signalen van de verschillende sensoren (zowel binair als analoog) binnen te nemen, te verwerken en op basis daarvan signalen te sturen naar de actoren in het systeem. Omdat de verwerking van de signalen softwarematig gebeurt, zijn aanpassingen aan het systeem relatief eenvoudig door te voeren.

5.4.2 Beckhoff 5.4.2.1 Algemeen Beckhoff

verwezenlijkt

besturingstechniek.

Het

open

automatiseringssystemen

productassortiment

bestrijkt

gebaseerd

industrie-PC’s,

op I/O-

PCen

veldbuscomponenten, aandrijftechniek- en automatiseringssoftware. Producten die als afzonderlijke

componenten

of

geïntegreerd

in

een

compleet

en

naadloos

besturingssysteem kunnen worden gebruikt, zijn voor alle industrieën beschikbaar. De Beckhoff-filosofie van de “New Automation Technology” staat voor universele en open besturings- en automatiseringsoplossingen die wereldwijd in een grote verscheidenheid van

verschillende

toepassingen

worden

gebruikt,

gaande

van

CNC-gestuurde

werktuigmachines tot intelligente gebouwautomatisering.

5.4.2.2 Open Controlesystemen

die

PC-gebaseerd

zijn,

maken

gebruik

van

open

standaard

technologieën, zoals de Windows-besturingssystemen, die wereldwijd beschikbaar zijn. PC's bieden "on-board" functionaliteiten zoals internetverbinding voor remote diagnostics en onderhoud of e-mail. Open standaarden zoals OPC, XML, web service of MODBUS/TCP worden gebruikt voor de interface van de software met visualisatiesystemen. Aangezien de PC-systemen vrij programmeerbaar zijn, is het mogelijk om alle functionaliteiten uit te voeren. Bij (kleine) veranderingen zal het systeem via de software snel aanpast kunnen worden om de nieuwe behoeften te realiseren.

Benny Ria

Master EM


- 34 -

Ethernet voldoet aan de hoge eisen op het vlak van flexibiliteit en comfort. Systeemcompatibiliteit betekent dat apparaten nieuw kunnen worden geïnstalleerd of achteraf kunnen worden bijgeplaatst. Het Beckhoff automatiseringsconcept is ontworpen flexibel te zijn en laat een modulaire opbouw van het automatiseringssysteem toe. Er is expliciet gekozen voor de open visie die Beckhoff toepast met de uiteindelijke doelstelling (zie hoofdstuk 5.3.3) in het achterhoofd. Indien er problemen zouden zijn met de PLC’s van Beckhoff is het - in tegenstelling tot PLC’s van bijvoorbeeld Siemens niet noodzakelijk een professional van dat specifieke bedrijf te laten afkomen. Met de juiste kennis kan eender wie aan de Beckhoff PLC werken, waardoor men niet afhankelijk wordt van de fabrikant.

5.4.2.3 De CX9000-familie a Algemeen De CX9000 embedded pc’s bieden een compacte en high-performance maar toch kosteneffectief PLC systeem voor DIN-rail montage. Binnen het Beckhoff gamma, is de CX9000 gepositioneerd tussen de Bus Terminal Controller serie BX en de Embedded PC CX1010. Het belangrijkste kenmerk van deze eenheden is de energiebesparende Intel IXP420 processor met XScale-technologie en het Microsoft Windows CE-besturingssysteem. Twee controllers met meerdere processoren zijn beschikbaar: •

CX9010: Intel IXP420 met XScale-technologie, 533 MHz

•

CX9000: Intel IXP420 met XScale-technologie, 266 MHz

Ze bieden dus voldoende computing-capacity zelfs voor complexe automatiseringstaken. De CX9000-familie vereist geen externe opslagmedia - het apparaat start het besturingssysteem van het interne flash-geheugen. Vanwege het lage stroomverbruik is er geen ventilator nodig. Zoals gebruikelijk voor de CX-serie, is het apparaat uitgerust met een modulair mechanisch ontwerp. In haar basisconfiguratie, meet het compacte apparaat alleen 58 x 100 x 91 mm.

Benny Ria

Master EM


- 35 -

De CX9000-controllers zijn beschikbaar in twee versies: met K-bus voor directe aansluiting van busklemmen en als een E-bus-versie voor directe aansluiting van EtherCAT-Terminals: •

CX9000-0000: Embedded PC met geïntegreerde EtherCAT Terminal interface (Ebus)

•

CX9000-1000: Embedded PC met geïntegreerde Bus Terminal interface (K-bus)

b Interfaces In de basisconfiguratie zijn twee RJ 45 sockets beschikbaar die intern verbonden zijn met een geïntegreerde switch. Dit vereenvoudigt de bedrading van verschillende CX9000’s binnen een lijntopologie. Op deze manier zijn geen aparte switches vereist. De twee extern toegankelijke ethernetpoorten zijn onafhankelijk van de EtherCAT interface.

Figuur 17 : Lijn topologie

Andere Interfaces kunnen in de fabriek worden toegevoegd indien vereist: een scherm kan worden toegevoegd met behulp van een CX90x0-N010 apparaat (een module die een DVI / VGA en twee USB 2.0 poorten combineert). Door deze combinatie van DVI en USB kunnen alle Beckhoff Controlpanels worden gebruikt. De touch-functionaliteit wordt via USB aangesloten. Verdere interfaces die kunnen toegevoegd worden zijn twee RS232modules of twee RS422/RS485 modules die als COM1 of COM2 worden geconfigureerd. Alle seriële interfaces zijn opto-ontkoppeld. Massa-opslag in de vorm van een Compact Flash kaart (CF I en CF II) kan worden gerealiseerd via de CX9000-A000-module. Deze laat een fysieke opslagcapaciteit in het bereik van meerdere gigabytes toe.

Benny Ria

Master EM


- 36 -

Figuur 18 : Interface modules

De interface modules worden van de fabriek uit toegevoegd aan de configuratie en kunnen achteraf niet worden toegevoegd aan de CPU-module (met uitzondering van de Compact Flash extensiemodule). De stroomvoorziening van de interface-modules wordt verzekerd via een interne bus.

c Extensiemodules Ter aanvulling van de CPU-specifieke systeem interfaces zijn een reeks optionele extensiemodules beschikbaar die verenigbaar zijn met elke CX-CPU. De extensiemodules kunnen achteraf eenvoudig aan bestaande installaties worden toegevoegd. De extensiemodules lopen via de interne PC/104 bus zodat extra CX-onderdelen erop aangesloten kunnen worden. Spanning wordt eveneens via de interne PC/104 bus geleverd. De mogelijke extensiemodules zijn een 4-poorts USB-hub, een USB-to-LAN adapter en een WLAN-module.

d Software Net als voor alle Beckhoff controllers transformeert de TwinCAT automatiseringsoftware een CX9000-systeem in een krachtige PLC. Het apparaat zelf bevat de run-time omgeving voor PLC. Een van de twee Ethernet-interfaces wordt gebruikt als interface om te programmeren. Benny Ria

Master EM


- 37 -

Microsoft Windows CE kan volledig grafische programma's draaien die in staat zijn om te voldoen aan hoge verwachtingen dankzij de geïntegreerde grafische chip. Het resultaat is een compacte Ethernetcontroller die korte I/O-cycli mogelijk maakt in combinatie met EtherCAT Terminals en biedt high-performance software in de vorm van Windows CE en TwinCAT. De identificatiecode van de fundamentele CPU-modules kan worden afgeleid met behulp van het schema op Figuur 19. Technische details en combinatiemogelijkheden zijn terug te vinden in Bijlage D.

Figuur 19 : Afleiden identificatiecode CPU-modules

5.4.2.4 CX9000-1001 De PLC’s die bij Fortis instaan voor de sturing van de HVAC-installaties zijn allemaal van het type CX9000-1001. Deze module bestaat standaard uit de CPU, een K-bus, 16 MB interne flash-geheugen, 64 MB RAM geheugen, en NOVRAM als niet-vluchtig geheugen. Twee Ethernet RJ 45-interfaces zijn ook een deel van de basisconfiguratie. Verder beschikt de PLC over het besturingssysteem Microsoft Windows CE.

Benny Ria

Master EM


- 38 -

Figuur 20 : CX9000 basismodule

Aan de basismodule is ook nog een CX9000-N030 module toegevoegd die over twee seriële RS232-interfaces beschikt. Eén van deze poorten is voorbehouden voor de aansluiting van het Prizm display. Figuur 21 toont hoe de uiteindelijke PLC eruit ziet. De ethernetkabel die linksboven de figuur binnenkomt is afkomstig van de ethernetswitch (zie Figuur 15). Rechts hiervan staat de CX9000-N030 module die d.m.v. een seriële kabel verbonden is met de display. Hiernaast staat de basismodule met de 2 RJ 45-aansluitingen, de CPU en de powersupply(30A1). Vervolgens staan een hele reeks busterminals. Deze in- en uitgangen kunnen onderverdeeld worden in vier soorten: •

Digitale ingangen:

40A1 tot 42A1

•

Digitale uitgangen:

50A1 tot 50A5

•

Analoge ingangen:

60A1 tot 61A1

•

Analoge uitgangen:

70A1 tot 70A5

Elke assembly moet aan de rechterzijde worden beëindigd met een KL9010 end terminal. Deze is noodzakelijk voor de uitwisseling van gegevens tussen de bus coupler en de bus terminals. De end terminal heeft geen andere functie of verbindingsmogelijkheid.

Benny Ria

Master EM


- 39 -

Figuur 21 : As built PLC

5.4.2.5 TwinCAT a Algemeen De Beckhoff TwinCAT-software verandert een compatibele pc in een real-time controller met een multi-PLC-systeem, NC as-controle, ontwikkelomgeving en operating systeem. TwinCAT vervangt conventionele PLC- en NC/CNC-sturingen met: •

Open, compatibele PC-hardware

•

Embedded

IEC

61131-3

PLC-software,

NC/CNC-software

in

Windows

NT/2000/XP/Vista, NT / XP Embedded, CE •

Programmering en run-time systemen eventueel samen op één PC of gescheiden

•

Aansluiting op alle gangbare fieldbuses

•

Ondersteuning voor PC-interfaces

•

Datacommunicatie met de user interfaces en andere programma's door middel van open standaarden van Microsoft (OPC, OCX, DLL, enz.)

Alle programmeertalen zijn geïmplementeerd (IL, FBD, LD, SFC, ST en CFC) Benny Ria

Master EM


- 40 -

b Architectuur De TwinCAT architectuur bestaat uit twee delen: •

Run-time systemen die controleprogramma’s real-time uitvoeren

•

Een ontwikkelomgeving voor de programmering, configuratie en diagnose

c Real-time TwinCAT biedt een nauwkeurige tijdsbasis waarin programma's worden uitgevoerd, onafhankelijk van andere processortaken. d Blue Screen (BSOD) TwinCAT kan zo worden geconfigureerd dat real-time taken kunnen blijven worden uitgevoerd in het geval van een BSOD (Blue Screen of Death) of operating system crash. Real-time taken zoals PLC en NC kunnen dus blijven draaien en brengt het gecontroleerde proces in een veilige toestand. Uiteindelijk is het de beslissing van de programmeur om al dan niet gebruik te maken van deze functie, rekening houdend met het feit dat de gegevens of programma's wellicht al vernietigd door de BSOD.

e Wereldwijde toegang Aangezien de standaard TCP / IP-services van Windows kunnen worden gebruikt, kunnen gegevens worden uitgewisseld over de hele wereld. Het SOAP (Simple Object Access Protocol) maakt het mogelijk om een verbinding tussen twee computers op te stellen door middel van een internetverbinding via standaard HTTP.

f ‘PLC-control’ en ‘system manager’ In TwinCAT vinden we volgende twee onderdelen terug: ‘PLC-control’ en ‘system manager’. In PLC-control gebeurt de eigenlijke programmering, in dit onderdeel wordt de software geschreven en gedebugd. In het onderdeel ‘system manager’ wordt de PLC geconfigureerd. Hier stelt men de TCP/IP-instellingen van de PLC in en legt men vast over welke busterminals de module beschikt. Iedere fysieke ingang en uitgang, zowel binair als analoog, wordt via de system manager gekoppeld aan logische in- en uitgangen van de software.

Benny Ria

Master EM


- 41 -

5.4.3 Besluit Een PLC gebruiken voor de sturing van een HVAC-installatie is de logische keuze omdat het in staat is verschillende typen signalen van de diverse soorten sensoren binnen te lezen en te verwerken. Kleine aanpassingen aan het systeem kunnen softwarematig aangepast worden en parameters voor het proces kunnen van op afstand doorgegeven worden. De open standaarden die Beckhoff toepast bij zijn PLC’s liggen aan de basis voor de keuze van dit merk. Het model CX9000 beschikte over alle functionaliteit, snelheid en moduleerbaarheid die nodig was voor de toepassing bij de HVAC-installaties. De combinatie met de TwinCAT-programmeeromgeving maakt dat Beckhoff een sterk product aflevert dat kan worden gebruikt voor oneindig veel toepassingen.

Benny Ria

Master EM


5.5

- 42 -

Software

5.5.1 PLC-control 5.5.1.1 Resources a Libraries TwinCAT PLC-Control is onderverdeeld in een aantal basisvensters waarvan ‘resources’ er één van is. Onder dit tabblad is onder andere de library manager terug te vinden waarin de verschillende standaard en toegevoegde bibliotheken te vinden zijn. Buiten de standaard bibliotheken heeft Fabricom GTI ook enkele extra libraries aangekocht die specifiek voor HVAC-doeleinden geïmplementeerd zijn. In deze libraries staan een aantal bouwstenen die het verwerken van de data eenvoudiger doet verlopen. Deze bouwstenen zullen later verder aan bod komen.

Figuur 22 : Resources tabblad

Benny Ria

Master EM


- 43 -

b Globale variabelen Een andere belangrijke component onder het tabblad ‘Resources’ is de locatie waar de globale variabelen gedefinieerd worden. Alle gangbare datatypes kunnen gebruikt worden. Figuur 23 geeft een verkorte lijst weer van deze datatypes met het aantal bits die ze fysiek in beslag nemen.

Figuur 23 : Datatypes

Om een variabele te declareren moet men de naam van de variabele laten volgen door een dubbele punt, het gewenste datatype en tenslotte een puntkomma. vbVariabele:REAL; Codefragment 1 : Declaratie

De locatie van een variabele wordt bijgehouden in het geheugen met behulp van een adres. Net zoals men gewend is bij andere PLC-systemen bestaan er 3 soorten geheugens. Deze worden aangegeven door een I (Input), Q (Output) en M (Merker). Voor procesvariabelen is men verplicht om bij de declaratie een geheugenlocatie mee te geven. Dit gebeurt door de naam van de variabele te laten volgen door ‘AT’, een ‘%’teken, het geheugentype (I,Q of M), en dan de lengte van de variabele. De lengte van een variabele wordt aangeduid met een afkorting: •

X voor een bit

•

B voor een byte

•

W voor een word

•

D voor een double

•

L voor een long word

Benny Ria

Master EM


- 44 -

Dit alles wordt gevolgd door de geheugenlocatie (het startadres). Merk op dat men ervoor moet zorgen dat geheugenadressen niet overlappen als dit niet gewenst is. vbVariabele2 AT%MW1104:INT; vbVariabele3 AT%MX1108:BOOL; Codefragment 2 : Declaratie met opgegeven geheugenlocatie

Alle ontvangen data van de sensoren komt via de busterminals in de geheugenlocatie terecht die hier opgegeven wordt. De data die in het geheugenadres van de uitgangen wordt geplaatst zal door de terminals uitgestuurd worden naar de verschillende actoren. Merkers worden gebruikt om intern data te verwerken, maar ook de display maakt gebruik van deze merkers om data uit te wisselen. Hier wordt verder op ingegaan in hoofdstuk 5.5.2.

5.5.1.2 Program Organisation Units (POU’s) Dit hoofdstuk zal enkele belangrijke programma-onderdelen van één installatie toelichten. Deze onderdelen zijn niet voor iedere installatie hetzelfde, maar de denkwijze erachter kan wel worden doorgetrokken naar andere installaties. De installatie waarvan de software in dit hoofdstuk nader bekeken wordt, staat afgebeeld in Figuur 24. De werking van deze installatie werd reeds toegelicht in hoofdstuk 5.2.3. Bijlage A toont onderstaande figuur in het groot.

Figuur 24 : Schema bestudeerde HVAC-installatie

Benny Ria

Master EM


- 45 -

a Main Onder het tabblad ‘POU’s’ staan de programmablokken die de verwerking van de signalen zal beschrijven zoals de programmeur dit implementeert. Het venster is opgedeeld in 4 delen: links staat een overzicht van alle programmablokken, centraal staat de inhoud van het

geselecteerde

programmablok.

Onderaan

is

er

een

berichtenvenster

dat

systeemberichten zal weergeven. Helemaal bovenaan worden lokale variabelen gedefinieerd.

Figuur 25 : Program organisation units (POU’s)

De eerste POU die in een nieuw project gecreëerd wordt is altijd de MAIN-blok. Deze zal op zijn beurt de andere POU’s oproepen zodat een logische opbouw van de software kan worden bekomen. De programmablokken van Figuur 25 zouden als volgt op te roepen zijn vanuit de MAIN-blok: BL_KLEP (); HL_KLEP(); K_KLEP(); Benny Ria

Master EM


- 46 -

LW_POMP(); … ALARMEN(); … PULSIE_BAT_Regler(); SENSOREN(); … Codefragment 3 : Oproepen POU's vanuit MAIN

b Sensoren De analoge weerstandswaarde die de busterminal van sensor ‘12B’ (in dit geval de pulsietemperatuur) binnenkrijgt, komt in de variabele ‘SENSOR_12B_INPUT’ terecht. Deze wordt via bouwsteen A03005 geschaald naar de werkelijke temperatuurwaarde. De A03005 is een voorbeeld van een bouwsteen uit een aangekochte bibliotheek. Hij zet de weerstandswaarde van een PT100-sensor om naar de temperatuurwaarde die ermee overeenstemt en voert hier een foutcontrole op uit.

Codefragment 4 : Sensoren

c Pulsie groep start Dit is de POU die werkelijk aan het begin staat van de hele sturing. Deze zal nagaan of er een startopdracht gegeven is voor de HVAC-installatie. Deze startopdracht zal aanwezig zijn wanneer de installatie zowel in handbediening als in automatisch staat. Als deze startopdracht aanwezig is, controleert bouwsteen A09000 of de groep wel mag starten. Hiervoor moeten een aantal grondvoorwaarden (GRUND) voldaan zijn: er moet een vrijgave komen van de branddetectiesensoren, er mag geen vriesalarm zijn bij de koelbatterij en de groep mag niet in onderhoud zijn. Indien de groep wél zou starten

Benny Ria

Master EM


- 47 -

terwijl er onderhoudswerken aan gebeuren, is dit een gevaar voor de personen die de werken uitvoeren. Als al deze grondvoorwaarden voldaan zijn, zal de A09000 bouwsteen zijn ‘Anfahr’uitgang op TRUE zetten en zal de groep starten. Het starten van de groep begint met het openen van de binaire luchtkleppen. Indien deze niet binnen een bepaald tijdsinterval geopend zijn, zal de ventilator niet beginnen draaien. Het openen van de binaire luchtkleppen wordt in het oog gehouden door sensoren ‘11’ en ‘11A’, en als deze binnen het opgegeven tijdsinterval geen signaal doorgeven aan de GRUNDS-ingang van de A09000-bouwsteen, dan zal de installatie terug uit vallen.

Codefragment 5 : Starten pulsiegroep

d Temperatuurregeling Voor het regelen van de temperatuur wordt een cascadeschakeling van twee omgebouwde PID-regelaars gebruikt. ‘Kaskade’-bouwsteen A03003 zal vanaf het moment dat zijn startvoorwaarde (FGR) voldaan is, de gemeten terugnametemperatuur (IST) vergelijken met de ingestelde pulsietemperatuur (SOLL). Op basis van de PID-parameters (KP-,TN-,TV- en TD-waarde) zal de uitgang van de bouwsteen een temperatuurwaarde uitgeven die hij hoopt te verkrijgen in de pulsieleiding. Hierbij moet wel rekening gehouden worden met de pulsietemperatuur, die niet lager mag worden dan een ingestelde waarde (16°C), om onaangename situaties te vermijden. De temperatuur die de Kaskade-bouwsteen hoopt te verkrijgen in de pulsieleiding (SOLL) zal door een volgende PID-regelaar worden vergeleken met de actuele pulsietemperatuur (IST). Deze PID-blok zal vervolgens een waarde uitsturen tussen -100 en 100, om aan te geven hoeveel er moet worden bijverwarmd of afgekoeld.

Benny Ria

Master EM


- 48 -

De bouwstenen A03050 zorgen ervoor dat de koelbatterij enkel reageert op een negatieve uitgang van de PID-regelaar en de verwarmingsbatterij enkel reageert op een positieve uitgang. Beide geven een signaal tussen 0 en 100 uit naar de actor waarvoor zij instaan. De A03050-bouwsteen zet de uitgang van de PID-regelaar dus om in een absolute waarde, die gebruikt kan worden om de twee batterijen aan te sturen.

Benny Ria

Master EM


Codefragment 6 : Temperatuurregeling

Benny Ria

Master EM

- 49 -


- 50 -

e Waterklep De waarde ‘PULSION_VALUE_COOLING’ die het resultaat is van Codefragment 6, wordt nu gebruikt om de waterkraan van de koelbatterij te sturen. Een analoge werkwijze geldt er voor ‘PULSION_VALUE_HEATING’ die de verwarmingsbatterij zal aansturen. Op deze kraan zit een terugkoppeling die de PLC de actuele positie van de kraan doorgeeft. Indien de kraan niet, of niet snel genoeg reageert op de uitgestuurde regeling, dan betekent dit dat er ergens een fout opgetreden is. Bouwsteen A02215 zal een error uitsturen waardoor de installatie stilvalt. Pas na het manueel resetten van het alarm kan de bouwsteen zijn werk terug hervatten.

Codefragment 7 : Sturing koelwaterklep

f Luchtklep Binaire luchtkleppen moeten steeds openen als de installatie aan het opstarten is, of gestart is. Indien dit niet het geval is, moeten deze kleppen steeds gesloten zijn. Het bovenste deel van Codefragment 8 toont hoe dit gerealiseerd wordt. De werkelijke aansturing gebeurt door bouwsteen A02202. Deze zal, nadat hij een signaal heeft uitgestuurd om de klep te openen, controleren of de eindeloopschakelaar een signaal terugstuurt. Als dat niet het geval is, betekent dit dat er een storing is bij de klep en zal de installatie uitvallen.

Benny Ria

Master EM


- 51 -

Codefragment 8 : Sturing binaire luchtklep

g Bevochtigingspomp Codefragment 9 toon hoe er een SETPOINT en RESETPOINT voor de bevochtigingspomp wordt gecreëerd door van de gewenste waarde ‘5’ af te trekken (SETPOINT) en ‘5’ op te tellen (RESETPOINT). Dit wordt gedaan zodat de pomp rond het instelpunt niet continu aan en uit zou springen. Er wordt een soort vertraging ingebouwd zodat de pomp niet te veel moet schakelen. De vochtigheid die sensor ‘13’ in de retourleiding meet wordt vergeleken met de SET- en RESET-waarde om zo de pomp op het juiste moment aan en uit te schakelen.

+5 -5

Figuur 26 : Setpoint - Resetpoint

Benny Ria

Master EM

RESETPOINT WANTED_VALUE SETPOINT


- 52 -

Codefragment 9 : Bevochtigingspomp

h Alarmen Alarmen worden ofwel rechtstreeks door sensoren getriggerd, of zijn het resultaat van een bewerking die de programmeur heeft gemaakt. Een alarm dat door een sensor getriggerd kan worden, is bijvoorbeeld een brandalarm. Dit zal de installatie onmiddellijk uitschakelen door de variabele “GROUP_RELEASE” op FALSE te zetten.

Figuur 27 : Branddetectie schakelt groep uit

Een alarm dat getriggerd wordt door de software is bijvoorbeeld een gevolg van een binaire luchtklep die zou moeten openstaan, maar die geen terugkoppeling krijgt van de eindeloopschakelaar. Een waterklep die niet blijkt te volgen terwijl hij aangestuurd wordt door de PLC zal ook een alarm triggeren in de software. Deze alarmen zullen terecht komen in variabelen met vooraf gedefinieerde geheugenadressen. Op deze manier kan de display aan de stuurkast deze ook detecteren en een gepaste waarschuwing geven (alle LED’s zullen beginnen flikkeren, en de foutmelding kan worden opgevraagd).

Benny Ria

Master EM


- 53 -

Sommige alarmen zullen leiden tot het onmiddellijk uitvallen van de installatie (zoals ook een brandalarm, een motorfout, …) terwijl anderen slechts een waarschuwing zullen geven. Voorbeeld van die laatste is een filter waarover een te hoog drukverschil staat. Dit betekent dat de filter te vuil geworden is: hoewel het raadzaam is om deze zo snel mogelijk te vervangen, dient de installatie hier niet onmiddellijk voor te worden stilgelegd.

5.5.1.3 Opslaan en testen van het project Nadat de software geprogrammeerd is, compileert men het project, logt men in op de PLC en plaatst men de software in de PLC. Er zal gevraagd worden om een bootproject aan te maken zodat het project terug in het geheugen kan ingeladen worden indien de stroom zou wegvallen. Als men vervolgens ‘online’ gaat, zal men in de software zelf de verschillende processen kunnen volgen. Binaire in- en outputvariabelen zijn al dan niet gekleurd als ze TRUE of FALSE zijn. Analoge waarden worden weergegeven opdat de programmeur kan zien of alles naar behoren werkt. Variabelen kunnen manueel geset worden om te zien wat de gevolgen zijn in het programma, waardoor de programmeur stap voor stap kan nagaan of zijn applicatie doet wat hij hoort te doen.

5.5.2 Display 5.5.2.1 Hoofdvenster Vanuit het hoofdscherm kan alle functionaliteit benaderd worden.

Figuur 28 : Hoofdvenster

Benny Ria

Master EM


- 54 -

5.5.2.2 Geheugenadressen De display haalt data uit de PLC door rechtstreeks in vooraf opgegeven geheugenadressen te gaan kijken. Terugkoppeling doet hij door de data op bepaalde geheugenadressen te wijzigen zodat deze ook zichtbaar zijn voor de PLC. Om de geheugenadressen op te geven, drukt men op de knop

waardoor het venster van Figuur 29 verschijnt. Men

geeft onder andere het startadres op en de fysieke lengte van de data (m.a.w. hoeveel bits de data in beslag neemt). Deze informatie koppelt men aan een tag, zodat de gegevens gebruikt kunnen worden in de menustructuur die zal worden opgebouwd. Alarmen werken volgens hetzelfde principe, maar worden apart ingegeven door op de knop

te drukken.

Figuur 29 : Geheugenadressen koppelen aan de display

5.5.2.3 Menu’s opbouwen Door in het hoofdmenu op de knop

te drukken, kan de layout van het menu bepaald

worden. Een nieuw scherm aanmaken gebeurt met behulp van onderstaand venster. Vervolgens kunnen tekst en datatags op het scherm ingevoegd worden. Dan wordt er bepaald welke knoppen welke doeleinden hebben, zoals aangetoont in Figuur 31. Merk op dat deze figuur niet hoort bij de Prizm 18-display die voor dit project gebruikt werd.

Benny Ria

Master EM


- 55 -

Figuur 30 : Aanmaken nieuw venster

Figuur 31 : Knoppen een functie toewijzen

5.5.2.4 Menustructuur Figuur 32 toont de menustructuur van een complexe installatie. Op deze figuur is de schermlayout duidelijk zichtbaar. Op het scherm wordt aangegeven welke functie de functietoetsen hebben.

Benny Ria

Master EM


- 56 -

Figuur 32 : Menustructuur display

5.5.2.5 Software installeren op de display Om de software die men net geschreven heeft op de display te zetten maakt men gebruik van een seriële kabel tussen de PC en de display. Als deze verbinding gemaakt is, drukt men op de ‘download’-knop

waarna volgend scherm zal verschijnen.

Figuur 33 : Software installeren op de display

Benny Ria

Master EM


- 57 -

Hier selecteert men welke datapoort de PC gebruikt om de verbinding te leggen, en welke van de twee COM-poorten de display gebruikt. De eerste maal dat men software op de display installeert, moet men de firmware van de display mee installeren. Bijlage E toont de opstartprocedure en werking van de display.

5.5.3 System manager 5.5.3.1 Koppelen van een PLC-control project aan de system manager Na het aanmaken van een nieuw system manager-bestand moeten we dit koppelen aan een PLC-control project. Hierdoor worden alle logische I/O-variabelen zichtbaar voor de system manager, zodat ze in een latere fase kunnen worden gekoppeld aan een fysieke in- of uitgang. Door rechts te klikken op ‘PLC-Configuration’ en vervolgens ‘Append PLC Project’ te selecteren kan men naar het gewenste project bladeren in een Windows Explorer venster.

Figuur 34 : Koppelen aan een PLC-control project

5.5.3.2 Koppelen van het project aan de target PLC Er vanuit gaande dat de PLC zich in hetzelfde TCP/IP-domein bevindt als de PC waarmee hij geconfigureerd wordt, kunnen we hem vinden door in het hoofdvenster op ‘choose target’ te klikken. Indien hij reeds eerder benaderd is via de PC zal hij in de lijst staan die op het nieuwe venster verschijnt. Zoniet drukt men op ‘Search ethernet’ en vervolgens op ‘Broadcast Search’. Men slaat het adres van de PLC op door de gewenste PLC te selecteren en vervolgens op de knop ‘Add route’ te klikken.

Benny Ria

Master EM


- 58 -

Figuur 35 : Target PLC selecteren

5.5.3.3 Toevoegen basismodule en bus terminals Bij het onderdeel ‘I/O Devices’ kiest men om de CX9000-module toe te voegen aan de systeemconfiguratie.

Figuur 36 : Toevoegen CX9000 basismodule aan de systeemconfiguratie

Benny Ria

Master EM


- 59 -

Om terminal boxes toe te voegen heeft men twee opties: ofwel laat men de assembly automatisch detecteren (‘Scan terminals’), ofwel voegt men manueel iedere terminal box toe (‘Append terminal’). Dit laatste vereist wat meer werk omdat iedere terminal apart moet worden toegevoegd, maar hiervoor is geen connectie met de PLC noodzakelijk. Voor de automatische detectie is dit natuurlijk wel essentieel. Figuur 37 toont het manueel toevoegen van een analoge output-terminal, die een signaal tussen 0 en 10V uitgeeft.

Figuur 37 : Manuele toevoeging terminal buses

5.5.3.4 Toewijzen logische in- en uitgangen aan fysieke in- en uitgangen Door de koppeling van de system manager aan een PLC control-project, zijn alle I/Ovariabelen uit de software bekend bij de manager. Deze logische I/O moet nu toegewezen worden aan een fysieke locatie op de bus terminals. Dit gebeurt door een bus van een terminal te selecteren en vervolgens op ‘Change link’ te klikken. Er verschijnt nu een lijst van alle variabelen waaruit men de juiste moet selecteren. Reeds toegewezen variabelen kan men eruit filteren door de radiobutton ‘Unused’ aan te vinken. Benny Ria

Master EM


- 60 -

Figuur 38 : Toewijzen logische I/O's aan fysieke I/O's

Het resultaat van de TwinCAT system manager bestaat uit individuele mappings die de gecreëerde associaties bevatten. Men activeert de mapping door op de knop drukken. Vervolgens zet men TwinCAT in ‘Run Mode’ door op de knop

te

te drukken.

5.5.4 Testprocedure Nadat de PLC in de stuurkast geplaatst is en is aangesloten op de verschillende datakanalen wordt er al een keer gecontroleerd of alle in- en uitgangen correct zijn aangesloten en correct door de PLC worden ingelezen. Is dit het geval, dan kan men de software naar de PLC uploaden en controleren of de software geen bugs bevat. Hiervoor

Benny Ria

Master EM


- 61 -

wordt een aparte checklist gebruikt die is weergegeven in Figuur 39. Indien deze checklist volledig positief is, kan men er zeker van zijn dat de installatie correct werkt.

Figuur 39 : Testprocedure PLC Control

5.5.5 Besluit Het programmeren van de PLC gebeurde met het programma TwinCAT, dat zowel de eigenlijke programmatie als de configuratie van de PLC verzorgt. ‘PLC-control’, het onderdeel dat instaat voor de eigenlijke programmatie, ondersteunt alle gangbare talen zoals IL, FBD, LD, ST, … Door de verschillende soorten HVAC-installaties aanwezig bij Fortis (van eenvoudig tot complex), is het programmeren van de PLC’s voor iedere PLC anders. Een aantal basisonderdelen vindt men echter bij alle groepen terug. Deze hierboven beschreven onderdelen staan in voor de correcte verwerking van de binnenkomende signalen en de sturing van de verschillende actoren. Door gebruik te maken van de standaard aanwezige en enkele aangekochte libraries heeft men voor iedere HVAC-installatie een krachtige applicatie geschreven die alle nodige taken kan uitvoeren. Er werd dus voor iedere PLC een programma gemaakt met PLC-control, een configuratiebestand met de system manager en een display-sequence voor op de stuurkast. Om het geheel te toetsen, werd het programma bij de HVAC-installatie zelf uitgetest om te controleren of alle onderdelen naar behoren functioneerden.

Benny Ria

Master EM


- 62 -

6 Besluit Bij de modernisering van een groot aantal HVAC-installaties bij de hoofdzetel van Fortis, werden Polygir sturingen en de pneumatische aandrijvingen van de machines vervangen door PLC’s en elektrische aandrijvingen. Door de verscheidenheid van de installaties diende voor de PLC’s van iedere installatie een apart programma geschreven te worden. Deze software werd geschreven op basis van het principeschema van de installatie, en de elektrische tekeningen die door Fabricom GTI geleverd werden. Bij het programmeren van een HVAC-installatie is het dus niet enkel noodzakelijk om de programmeertaal van de PLC onder de knie te hebben, maar eveneens om het werkingsprincipe van de HVAC-installatie volledig te begrijpen en om de elektrische schema’s te kunnen interpreteren. Door deze combinatie kan men rekening houden met de aansluiting van de verschillende sensoren en actoren in de installatie op de PLC. Het programmeren van de installatie hield enkele vaste stappen in: na het interpreteren van het principeschema van de betreffende installatie, gaat men over tot het programmeren van de PLC. Daarna werd met behulp van de TwinCAT system manager de in- en uitgangen van de PLC geconfigureerd en de softwarematige I/O-variabelen kregen een fysiek adres toegekend. Vervolgens werd er een display-sequentie gebouwd die de menustructuur van de display van de stuurkast beschrijft. Tot slot werd het geheel getoetst aan de HVAC-installatie zelf om te controleren of alle onderdelen naar behoren werkten. Deze stage heeft niet enkel mijn technische vaardigheden aangescherpt, maar me ook meer inzicht gegeven in de complexiteit en diversiteit bij het verwezenlijken van projecten.

Benny Ria

Master EM


- 63 -

7 Bijlagen Bijlage A : Eenvoudige HVAC-installatie

64

Bijlage B : Uitgebreide HVAC-installatie

65

Bijlage C : Technische fiche – Prizm 18

66

Bijlage D : Technische fiche en combinatiemogelijkheden - CX9000

67

Bijlage E : Werking display

68

Benny Ria

Master EM


Bijlage A : Eenvoudige HVAC-installatie

Benny Ria

Master EM

- 64 -


Bijlage B : Uitgebreide HVAC-installatie

Benny Ria

Master EM

- 65 -


Bijlage C : Technische fiche – Prizm 18

Benny Ria

Master EM

- 66 -


Bijlage D : Technische fiche en combinatiemogelijkheden - CX9000

Benny Ria

Master EM

- 67 -

Vervangen Polygir en BMS-systeem Bijlage E : Werking display

Benny Ria

Master EM

- 68 -


- 69 -

8 Referenties [FA04]

L. Fang, D. P. Wyon, G. Clausen, P. O. Fanger, Impact of indoor air temperature and humidity in an office on perceived air quality, SBS symptoms and performance, ‘Indoor Air’, 2004, vol. 14, (p74–81)

[WP68]

Grote Winkler Prins Encyclopedie in Twintig Delen, Brussel, Elsevier, 1968, p187

[WY04]

D. P. Wyon, The effects of indoor air quality on performance and productivity, ‘Indoor Air’, 2004, vol. 14, (p92–101)

Benny Ria

Master EM


- 70 -

9 Lijst van figuren Figuur 1 : Tak SUEZ Energy Services ............................................................... 11 Figuur 2 : Verloop geschiedenis .................................................................... 12 Figuur 3 : Geografische ligging Fabricom GTI in Genk .......................................... 15 Figuur 4 : Geografische ligging Fabricom GTI in België ......................................... 15 Figuur 5 : Kernactiviteiten Process Solutions..................................................... 16 Figuur 6 : Organigram afdeling Process Solutions ............................................... 17 Figuur 7 : Centrale rol van de project manager ................................................. 18 Figuur 8 : Full-service provider & multi-technical integrator ................................. 19 Figuur 9 : Dauwpunts-curve ......................................................................... 24 Figuur 10 : Eenvoudige HVAC-installatie .......................................................... 25 Figuur 11 : Uitgebreide HVAC-installatie.......................................................... 26 Figuur 12 : Polygyr pneumatische sturing......................................................... 29 Figuur 13 : Beckhoff PLC-sturing ................................................................... 29 Figuur 14 : Prizm 18 van Renu Electronics ........................................................ 30 Figuur 15 : Topologie................................................................................. 31 Figuur 16 : Building Management System ......................................................... 32 Figuur 17 : Lijn topologie............................................................................ 35 Figuur 18 : Interface modules....................................................................... 36 Figuur 19 : Afleiden identificatiecode CPU-modules ............................................ 37 Figuur 20 : CX9000 basismodule .................................................................... 38 Figuur 21 : As built PLC .............................................................................. 39 Figuur 22 : Resources tabblad ...................................................................... 42 Figuur 23 : Datatypes................................................................................. 43 Figuur 24 : Schema bestudeerde HVAC-installatie .............................................. 44 Figuur 25 : Program organisation units (POU’s) .................................................. 45 Figuur 26 : Setpoint - Resetpoint................................................................... 51 Figuur 27 : Branddetectie schakelt groep uit .................................................... 52 Figuur 28 : Hoofdvenster ............................................................................ 53 Figuur 29 : Geheugenadressen koppelen aan de display ....................................... 54 Figuur 30 : Aanmaken nieuw venster .............................................................. 55 Figuur 31 : Knoppen een functie toewijzen ...................................................... 55 Figuur 32 : Menustructuur display.................................................................. 56 Figuur 33 : Software installeren op de display ................................................... 56 Benny Ria

Master EM


- 71 -

Figuur 34 : Koppelen aan een PLC-control project .............................................. 57 Figuur 35 : Target PLC selecteren.................................................................. 58 Figuur 36 : Toevoegen CX9000 basismodule aan de systeemconfiguratie ................... 58 Figuur 37 : Manuele toevoeging terminal buses.................................................. 59 Figuur 38 : Toewijzen logische I/O's aan fysieke I/O's .......................................... 60 Figuur 39 : Testprocedure PLC Control............................................................ 61

Benny Ria

Master EM


Benny Ria

Master EM

- 72 -

Vervangen Polygir en BMS-systeem

Recommend Documents