cz
en

Dimenzování systému s IRC

Při návrhu řídicího systému, který obsahuje komunikativní zónové regulátory (Integrated Room Control, IRC), musíme dbát na to, aby počet regulátorů, připojených k PLC, nepřekročil kritickou hranici. Za ní by už nebylo možné regulátory softwarově obsloužit, doba odezvy na sběrnici by byla neúnosně dlouhá nebo by se "jen" zkomplikovalo uvádění do provozu a servis. Podívejme se nyní na některá omezení, která je třeba respektovat. Některé limity jsou "tvrdé", jiné závisí na dalších faktorech, jako počet komunikovaných proměnných na regulátor.

Počet regulátorů IRC na jedné sběrnici
Teoretický maximální počet adresovatelných regulátorů je 255, což je dáno komunikačním protokolem Modbus. Tohoto čísla ale nelze ani zdaleka dosáhnout, a to z následujících důvodů:

  • při pospojování 250 regulátorů na jednu sběrnici by bylo extrémně těžké dodržet liniovou topologii a zejména celkovou délku sběrnice, která by neměla překročit 1200 m (v tom případě by průměrná délka linky mezi dvěma regulátory byla necelých 5 m, což je v praxi nedosažitelné)
  • doba odezvy by byla až v řádu minut, přičemž přijatelné jsou řekněme malé desítky vteřin
  • takto zatížená sběrnice by při přerušení či zkratu vyřadila z komunikace značné množství regulátorů, navíc se hůře uvádí do provozu i servisuje.

Doporučený počet regulátorů na jedné sběrnici je maximálně 50 - 60, pokud nenastane nějaké další omezení.

Počet komunikačních sběrnic na jednom PLC
Teoretický limit: U kompaktních PLC (mark320, markMX atd.) je maximální počet linek dán hardwarem. PLC má obvykle 4 porty, z nichž ty s rozhraním RS232 můžeme doplnit převodníkem na RS485 (např. Domat R012). Bylo by dále možné sběrnice s IRC regulátory převést na síť Ethernet pomocí Modbus RTU / TCP routerů (např. Domat R035) a tak získat "nekonečný" počet linek, vedoucích do jednoho PLC. Ve skutečnosti je ovšem "hardwarové" omezení dáno max. počtem TCP kanálů v PLC, kterých je několik desítek, ale ani tohoto počtu nemáme šanci dosáhnout, protože nás zastaví některé z dalších omezení.

U PLC řady wall, kde se komunikační porty získají přidáváním sériových komunikačních karet w750-652, je opět teoretický limit 64 portů, v praxi ovšem nesmíme překročit počet 4-5 komunikačních karet na PLC. Úzkým hrdlem je zde vnitřní sběrnice, po níž všechny karty komunikují s procesorovou jednotkou.

Silně se nedoporučuje kombinovat na jedné sběrnici IRC regulátory a běžné I/O moduly: sběrnice pro IRC vede mimo rozvaděč po celé budově a v případě zkratu nebo přerušení by nekomunikovaly ani vstupní a výstupní moduly, které většinou řídí primární technologie.

Doporučený počet sběrnic s IRC regulátory na jednom PLC je tedy 2 až 4, podle toho, kolik obsahují IRC regulátorů a kolik z nich chceme přenášet hodnot.

Počet regulátorů IRC na jednom PLC
Toto je výlučně softwarové omezení a souvisí zejména s tím, jaké další podpůrné funkce pro každý IRC regulátor musíme v PLC realizovat. Pokud bychom totiž data jen přenášeli přes PLC do nadřazeného systému (vizualizace), tyto proměnné zaberou jen relativně málo místa v paměti a nešlo by o žádné významné omezení. Často ale uživatel vyžaduje například časový program pro každou místnost zvlášť, funkce pro logiku provozních módů, řízení žaluzií atd., což pak může PLC značně zatížit - uvědomme si, že IRC regulátorů na PLC může být i několik stovek a každý blok v softwaru znamená v tomto počtu významné ukrojení z volné paměti. Zejména u složených bloků, k jejichž využití opakovatelnost úloh u IRC regulátorů přímo vybízí, lze snadno dosáhnout horní hranice kapacity paměti a program se po nahrání do PLC nespustí nebo vůbec nejde zkompilovat.

Další funkcí, která PLC softwarově zatěžuje, je alarmový blok. Pokud je možné alarmy definovat až na úrovni SCADA, znamená to velké snížení nároků na paměť PLC. Toto obvykle lze, protože v PLC nepotřebujeme potvrzovací logiku a např. blokování startu zařízení od neodeznělého alarmu, jak je tomu u primárních zařízení (VS, kotelny, VZT).

Problém je v tom, že pro určení maximální kapacity paměti PLC neexistuje jednoduchá funkce. Rozhodně ale bude rozdíl mezi jednoduchou integrací 15 proměnných na IRC regulátor a integrací 15 proměnných se samostatným časovým programem a vyhodnocováním funkcí pro energetický management, jako je softwarová integrace otevření ventilu, alarmy pro hlídání přetápění nebo nedotápění atd.

Postup
Předtím, než začneme projektovat, bychom měli zjistit několik základních informací:

  • celkový počet IRC regulátorů v budově,
  • typy regulace v jednotlivých místnostech, nejlépe v podobě přehledné tabulky:
patro/typ regulace radiátor radiátor + časový program VAV+ časový program VAV + časový program + žaluzie fan coil  - 
jen chlazení
1.NP 10 8 - - -
2.NP - 12 6 13 -
3.NP - 12 8 10 5

Ideální je, když v zadání jsou i technologická schémata s fyzickými datovými body (vstupy a výstupy řídicího systému) pro jednotlivá typová zapojení.

  • hodnoty, které bude uživatel chtít mít v grafice a v PLC.

S tím souvisí i softwarová pracnost. Obvykle stačí 10 -15 hodnot na regulátor (typicky teploty - skutečná a požadované pro topení a chlazení, provozní mód skutečný a požadovaný, stav fancoilu, míra otevření ventilů topení a chlazení). Pokud je to možné, odsouhlasme se zákazníkem seznam hodnot, velmi to usnadní předávání díla. Není-li počet proměnných na IRC znám, nepřekračujme cca. 60 IRC regulátorů na jedno PLC.

Příklady konfigurací

Nemocnice 1

IRC regulátor EPC102 s 24 proměnnými přenášenými do PLC. Z těchto 24 hodnot jsou 4 zpracovávány jako alarmy (tj. 4 alarmové bloky na IRC) a 1 je týdenní časový program bez výjimek.

PLC: několik podstanic mark320, na každém použity 2 - 4 komunikační sběrnice.

Na jedné sběrnici je 30 - 40 IRC regulátorů. Celkem tedy jde o 70 - 100 IRC regulátorů na PLC.

Nemocnice 2

IRC regulátor EPC102 s 21 proměnnými přenášenými do PLC. Alarmové bloky použity nejsou, každé IRC má týdenní časový program bez výjimek.

PLC: Wall, 3 komunikační karty 750-852, a další I/O karty pro řízení tří topných větví.

Na jedné sběrnici je cca. 40 IRC regulátorů. Celkem tedy jde o 116 IRC regulátorů na PLC.

Nemocnice 3

IRC regulátor FCR013 s 22 proměnnými přenášenými do PLC. Alarmové bloky použity nejsou, každé IRC má týdenní časový program bez výjimek.

PLC: mark320, použity 2 sběrnice.

Na jedné sběrnici je cca. 35 IRC regulátorů. Celkem tedy jde o 72 IRC regulátorů na PLC. V tomto PLC je ještě určitá rezerva.

Další poznámky

  • Jsou-li IRC regulátory zapojeny jako master-slave, je možné vyčítat stavy binárních vstupů i ostatních hodnot pouze z regulátoru master. Regulátory slave pouze kopírují stavy výstupů z regulátoru master. Do zatížení PLC se počítá pouze jeden regulátor – master.
  • Pokud jsou v projektu uvedeny i modbusové linkové adresy IRC regulátorů, dbejme na to, že adresy regulátorů slave začínají vždy od 10 - viz katalogový list regulátorů FCR... Toto je poznámka spíše pro uvádění do provozu; projektant obvykle adresy regulátorům nepřiřazuje.
  • Časové programy používáme ty bez výjimek. Výjimkové časové programy jednak zabírají více místa v paměti PLC, jednak se hůře hromadně nastavují. Výjimky jako dovolené, prázdniny atd. řešíme pomocí centrálního časového programu s výjimkami a jeho stav využijeme v jednotlivých IRC blocích pro přeřízení individuálních časových programů.
  • Pokud si nejsme jisti, zda navržená topologie je v pořádku, můžeme využít bezplatnou konzultaci na support@domat.cz – stačí poslat návrh topologie nebo stručný popis řešení.