Optimális klíma biztosítása a tiszta térben

Innovatív épületüzemeltetési szolgáltatások optimalizálják a megújuló energiaforrások használatát

A Sensirion AG nevű svájci cég által szállított érzékelő-alkatrészeket és megoldásokat milliószámra alkalmazzák többek között az autóiparban, az orvostechnológiai termékek előállításakor, az épületüzemeltetési szolgáltatások és az ipari folyamatok területén, valamint a fogyasztási cikkek előállításakor. 1998-as alapítása óta a vállalat imponáló pénzügyi és technológiai sikereket ért el. Annak érdekében, hogy lépést tartson ezzel a fejlődéssel, a Sensirion a Zürich mellett levő Stäfa-ban található fő telephelyén a legújabb műszaki színvonalat képviselő új termelő épületbe költözött.

A komplex épületüzemeltetési rendszereket, amelyhez Beckhoff vezérléstechnikai elemeket alkalmaztak, a Bühler+Scherler AG nevű svájci vállalat telepítette.

A Sensirion vállalat légnedvesség-tartalom, hőmérséklet, nyomáskülönbség, valamint gáz és folyadék áramlási sebesség érzékelőket gyárt. A termelés tiszta terekben működő, nagymértékben automatizált gyártósorokon történik; a tiszta terek teljes területe 10,000 m2 amely az épület három emeletén terül el.

Beckhoff_Sensirion_1

2011 nyarán a Sensirion a Zürich mellett levő Stäfa-ban található fő telephelyén a legújabb műszaki színvonalat képviselő új termelő épületbe költözött.

A gyártóépület innovatív légkondicionáló rendszerének magja geotermikus szondákból és hőszivattyúkból áll; saját, hővisszanyerővel ellátott hűtőrendszere van, amely nagyon komoly energia-megtakarítást eredményez. A Bühler+Scherler AG kapott megbízást az épületautomatizálási rendszer megtervezésére és megépítésére. Ez a cég, amelynek központja St.Gallen-ben található, a Beckhoff Switzerland rendszerintegrátor partnere.

Az épületautomatizálási rendszer vezérlési architektúrája négy beágyazott, CX5010 sorozatú PC-t tartalmaz, amelyekhez több mint 100 hardveres adatpontot csatlakoztattak. “A ki- és bemenő adatok a hűtőegységekhez szükségesek” – magyarázza a Bühler+Scherler rendszertechnológiáért felelős projektmenedzsere, Martin Müller. A bemenetekhez analóg hőmérséklet-, nedvességtartalom- és egyéb érzékelőket, valamint jelátalakítókat csatlakoztattak. Ezenkívül a rendszer kimeneti oldalára számos, a szivattyúmotorok vezérléséhez szükséges frekvenciaváltót (invertert) csatlakoztattak. “A mozgásvezérléshez előre meghatározott alapjel a 0 és 10 V tartományba eső analóg feszültségjelek. A frekvenciaváltó ezekből frekvenciaértéket állít elő; például egy 5 V-os alapjel pont egy 30 Hz-es frekvenciává alakul a frekvenciaváltóban” – mondja Martin Müller. Ha a frekvenciaváltóhoz hozzárendelt érzékelő azt jelzi, hogy az ellenőrzési folyamat sikeres, vagy, hogy a kívánt hatás nem érhető el, akkor a megadott alapjel korrigálásra kerül a TwinCAT PLC-vel ellátott CX5010-es beágyazott PC-ben. Az összes Beckhoff vezérlő Modbus TCP/IP protokollon keresztül kommunikál egymással, és egy Ethernet hálózat köti őket össze.

Beckhoff_Sensirion_2

Az érzékelőket tisztatéri körülmények között gyártják. A legnagyobb, ISO 7 tanúsítvány szerinti tiszta helyiség alapterülete 1,000 m².

Megújuló energiaforrások és intelligens technológia együttes használata

A klíma vezérlésére két víztározót létesítettek a fűtéshez és a hűtéshez; mindkettő 60,000 liter térfogatú. A folyamat megbízhatóságának biztosítása érdekében a víz pufferként szolgál a víztározókban, és csak akkor szivattyúzzák be a levegőt hűtő vagy fűtő rendszerekbe, amikor szükséges.

A hatalmas mennyiségek ellenére csak egyetlen, kizárólag erre a célra szolgáló vezérlőt alkalmaznak – ez pontosan szabályozza a nyomást, a hőmérsékletet és a többi folyamatváltozót.

A “külső” légkondicionáló rendszert, amely geotermikus szondákból és hőszivattyúkból áll, szintén egy CX5010 számítógép irányítja. “Ezt a technológiát a két víztározóval összefüggésben kell nézni” hangsúlyozza Martin Müller. A hideget és a meleget a geotermikus szondák állítják elő, amelyek a négy hőszivattyúhoz kapcsolódva energiát szolgáltatnak a fűtéshez és a hűtéshez. “Télen hőenergiát, nyáron pedig hűtésre felhasznált energiát nyerünk a földből. Erre a célra egy hőcserélőt alkalmazunk, amely egyik oldalán hideg vizet, a másik oldalon meleg vizet termel; a hideg- és meleg vizet szivattyúk továbbítják a megfelelő víztározókba. A meleg- és hidegvíz terhelést a víztározókkal szabályozzák; ez azt jelenti, hogy nyáron a hűtési, télen pedig a fűtési igényt elégítik ki” – mondja Martin Müller, amikor leírja a folyamatot. A hőszivattyúk területén a nyomás mérésére szolgáló érzékelőket használunk; ezek a rendszernyomás beállítási pontjának pontos szabályozásához szükségesek.

Beckhoff_Sensirion_3a

A svájci Sensirion AG új termelő épületében minden épületüzemeltetési szolgáltatás vezérlését, beleértve a négy tiszta helyiség légkondicionálását is, a Beckhoff automatizálási platformján keresztül valósították meg.

A fűtés és a hűtés szabályozására a geotermikus szondáknál mért hőmérsékletet használják. Ez egyrészt a tényleges hőmérsékletektől, másrészt a víztározók feltöltöttségi szintjétől függ. Természetesen vannak olyan marginális területek is, amelyek problémát jelentenek vezérléstechnikai szempontból. Ilyen eset az például, ha hideg vizet kell előállítani akkor, amikor a hidegvíz-tározó szintje már elég alacsony. “Ilyenkor nem engedhetjük meg, hogy tovább működtessük a hőszivattyúkat, mivel azok egyszerre állítanak elő meleg és hideg vizet is.” – magyarázza Martin Müller. “Ezt a helyzetet a vezérlőrendszerrel oldjuk meg – riasztás történik, ha a határértékek túllépésre kerülnek. Minden egyes műszaki rendszert ellenőrzünk minőségügyi és a folyamattal összefüggő okok miatt. Például ha egy frekvencia átalakító elromlik, a vezérlő küld egy üzenetet a magasabb szintű vezérlőrendszer felé. Prioritástól függően a vezérlő ezután kiküld egy riasztást szöveges üzenet vagy e-mail formájában, hogy megtehessük a megfelelő lépéseket.”

Beckhoff_Sensirion_3bEgy magasabb szintű vezérlőrendszer naplóz minden riasztást, beleértve azok nyugtázását és az azzal kapcsolatos javítási műveleteket is. A teljes épületautomatizálási rendszer azonban akkor is aktív, ha a magasabb szintű vezérlőrendszer nem áll rendelkezésre. “A vezérlőrendszer valójában egy megjelenítő, amelynek nincs vezérlési jellegű hozzáférése a folyamatokhoz vagy az egyes rendszerekhez” magyarázza Martin Müller, “és ez is megfelel az épületautomatizálással kapcsolatos általános követelményeknek. A megjelenítő információt szolgáltat a teljes rendszer állapotáról; a specifikációk, a beállítási pontok vagy a paraméterek megváltoztatásához viszont szakmai ismeretek szükségesek.”

További információ

Beckhoff Automation honlapján