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1 New Automation Technology Beckhoff Building Automation SAVE Ottobre Ing. Mirko Vincenti Building Automation 1

2 New Automation Technology Beckhoff Building Automation SAVE Ottobre Ing. Mirko Vincenti Individuare, sviluppare, integrare: soluzioni di Building Automation firmate Beckhoff Building Automation 2

3 Struttura di Building Automation Ethernet collega i vari livelli Management level ADS, OPC Automation level ADS Building level LON, EIB, EnOcean, DALI, MP Bus, RS485, RS232 Building Automation 3

4 Architettura hardware modulare e scalabile Accoppiatori Slave Ethernet MicroPLC modulari PC, Embedded PC, Panel PC, Pannelli Generico I/O IP20 ed IP67 I/O dedicato per Building Automation Building Automation 4

5 Accoppiatori slave ethernet Il Bus Coupler è la testa per una stringa di moduli: riceve/invia i dati dai/ai terminali (interfaccia K-bus) e li interpreta secondo lo standard definito dal protocollo dello specifico bus di campo Il Bus Coupler riconosce automaticamente i moduli connessi e genera l assegnazione degli I/O nell immagine di processo all accensione Vi si possono connettere fino a 64 moduli I/O (255 con il sistema K-bus extension) Comunicazione: UDP- ADS, TCP-ADS, Fast-ADS, ModbusTCP Gestibile sia in RT-Ethernet che in ModBus TCP/IP. Fieldbus Signal Input Fieldbus Signal Output Configuration Interface Building Automation 5

6 MicroPLC modulari slave ethernet Programmabili con il TwinCAT PLC (IEC ). Comunicazione: UDP- ADS, TCP- ADS, Fast-ADS, ModbusTCP Vi si possono connettere fino a 255 moduli I/O con il sistema K-Bus extension. Capacità di memoria superiore ai BC, gestione di 2 task a priorità. Due interfacce seriali: una RS232 ed una configurabile RS232 o RS485. Clock real-time (può essere settato tramite lo switch e il display) Building Automation 6

7 MicroPLC slave ethernet Room Controller BC9191 Tensione di alimentazione 220V AC. Programmabile con il TwinCAT PLC (IEC ). Comunicazione: UDP- ADS, TCP-ADS, Fast-ADS, ModbusTCP Impostazione indirizzo di rete TCP/IP tramite DIP. PLC Compatto con ungressi e uscite integrate. Possibilità di espansione dei terminali grazie all interfaccia di K-Bus. Building Automation 7

8 PC Embedded CX1030 CX1020 CX1000 CX9000 Building Automation 8

9 PC Embedded UPS Fieldbus interfaces PC interfaces CPU Power supply CX Master CX1500-Mxx0 CX1020-N0xx CX1020 CX x RS232 -N040 Audio -N020 Ethernet -N060 -M750 -M520 -M510 -M310 -M EtherCAT Terminals CX RS232 -N030 DVI/USB -N010 Slaves CX1500-Bxx0 CX1010-N00x CX Bus Terminals RS422 -N040 Audio -N020 Ethernet -N060 CX B520 -B510 -B310 -B200 Fieldbus Box modules RS232 -N030 DVI/USB -N Bus Terminals Building Automation 9

10 CX8000 and CX5000 Nuovi PC Embedded CX8000 ARM9 CPU 400MHz CX5000 x86 Intel Atom 1.1 / 1.6 GHz Building Automation 10

11 C69xx PC industrial da quadro 3½-inch motherboard Intel Celeron M ULV 1.0 GHz optional: Intel Celeron M 1.5 GHz or Pentium M 1.8 GHz Compact Flash accessibile dall esterno Slot Mini PCI disponibile per vari bus di campo Building Automation 11

12 CP7xxx Panel PC Building Automation 12

13 CP62xx Panel PC serie "Economy" 3½-inch motherboard Intel Celeron M ULV 1.0 GHz optional: Intel Celeron M 1.5 GHz or Pentium M 1.8 GHz Compact Flash accessibile dall esterno Slot Mini PCI disponibile per vari bus di campo Building Automation 13

14 EmbeddedPC e IPC: soluzioni interfaccia video CP6909 DVI/USB 5/50 m Ethernet CP m CP-Link, 100 m CP7011 CB1051 C6240 C9900-U330 CB1050 EK1100/ELxxxx BK3120/KLxxxx AMxxxx AX5203 AMxxxx Building Automation 14

15 Generico I/O IP20 ed IP67 I/O digitali, 2-, 4-, 8-, 16-, 32-, 64 channel I/O analogici, 1-, 2-, 4-, 8-channel Funzioni speciali Contatore/PWM Treno di impulsi Celle di carico Potenza sistemi trifase Interfacce encoder Comunicazione seriale Master Terminals As-i Dali/DSI EIB Building Automation 15

16 Generico I/O IP20 ed IP67 Moduli di potenza Terminali di sistema potential supply power supply K-Bus Extension Building Automation 16

17 I/O dedicato per Building Automation KL channel input 24 V Antifurto: contatto finestra KL1702, channel input V AC pulsante luce, sensore presenza KL channel input 24 V DC pulsanti e contatti chiusura KL channel Triac output V AC frangisole KL channel relay output 230 V AC lampade (anche florescenti), motori KL channel relay output 400 V AC motori KL channel relay output 230 V AC, 16 A lampade, prese di alim.ne (manuale) KL channel relay output 24 V DC luci segnalazione Building Automation 17

18 I/O dedicato per Building Automation KL channel pulse width collegamento diretto a gruppi di LED output terminal 24 V DC o a lampade ad incandescenza KL channel, universal dimmer dimmer per carichi resistivi, capacitivi terminal 300w (KL w) o induttivi KM channel relay module collegamento diretto utilizzatore (max 16A) KM2774 Triac output for 4 blind motors collegamento diretto a motori tapparelle con inversione del senso di rotazione Building Automation 18

19 I/O dedicato per Building Automation KL channel analog input V sensori di temperatura, termostati ambiente KL channel analog input ma sensori luminosità, termostati ambiente KL phase power measurement terminal monitoraggio consumi di energia KL channel input PT100 (RTD) Misurazione temperatura Building Automation 19

20 I/O dedicato per Building Automation KL6001 Serial interface RS232 ModBus RTU, Creston media management KL Serial interface RS485 Enocean communication KL6023 EnOcean radio receiver EnOcean pushbuttons, actuators KL6301 EIB bus terminal Comm. con dispositivi EIB KL6401 LON bus terminal Comm. con dispositivi LON KL6811 DALI Comm. con dispositivi DALI KL6771 MP-Bus Comm. con dispositivi MP-Bus Building Automation 20

21 BECKHOFF B.A.: Un unico sistema per + mondi LON EIB-KNX M-BUS MODBUS I/O dedicato per Building Automation DALI EnOcean MP-BUS DMX BACnet Bus di campo industriali Building Automation 21

22 Esempio di Home Automation (per piccole strutture) BC Inputs, Outputs più sottosistemi LON, EIB, DALI, MP-Bus, ENOCEAN. BX LON EIB CX DALI EnOcean RX MP-Bus Building Automation 22

23 Esempio di Building Automation (per grandi strutture) Inputs, Outputs plus Subbussystem LON, EIB, DALI, ENOCEAN. LON EIB Ethernet DALI LON DALI EIB Building Automation 23

24 Oggetti software a disposizione TwinCAT ambiente di sviluppo e PLC TwinCAT Supplement & Librerie PLC TwinCAT HMI TwinCAT ed ambienti ad alto livello per sviluppo software (ADS) OPC Server (DA XML UA) Building Automation 24

25 TwinCAT ambiente di sviluppo e PLC TwinCAT: The Windows Control and Automation Technology 1. TwinCAT Real Time System (SoftPLC su piattaforma Windows) 2. TwinCAT System Manager (Configuratore Hw e SoftPLC) 3. TwinCAT PLC Control Software (Ambiente di sviluppo IEC ) 4. TwinCAT ADS Interface (OCX, DLL) (Protocollo di comunicazione aperto per Hw e Sw) Building Automation 25

26 TwinCAT: Librerie PLC Libreria seriale RS232-RS422-RS485 Libreria TwinCAT SMTP/SMS server Libreria comunicazione ModBus RTU Libreria comunicazione ModBus TCP/IP Libreria regolazione temperatura Libreria controller Toolbox. Libreria per realizzare sistemi di HVAC Libreria Building Automation Basic: Libreria per il bus di campo EIB Libreria per il bus di campo DALI Libreria per il bus di campo LON Libreria per bus di campo MP-Bus Libreria per il bus di campo EnOcean Libreria per il bus di campo DMX Libreria per il bus di campo M-BUS Libreria comunicazione con disp. Crestron Libreria DataBase Server (CE e Xp) FB controllo luci FB gestione dimmer FB lungo/corto click pulsante FB singolo/doppio click pulsante FB generazione segnali periodici per BA FB calcolo coordinate istantanee del sole FB controllo multifunzione di attuatori vari (Frangisole, serrande, tende, valvole). Building Automation 26

27 TwinCAT HMI E possibile realizzare all interno dell ambiente di sviluppo TwinCAT anche la parte di interfacciamento HMI. La realizzazione delle pagine è totalmente integrato nell ambiente di programmazione facilitando e semplificando in modo notevole il lavoro. Le stesse pagine realizzate possono essere gestite su target e in modalità diverse. TwinCAT PLC HMI PC Windows Xp MicroPLC da PC TwinCAT Target Visu (Windows CE) TwinCAT PLC HMI Web (Browser Web) Building Automation 27

28 TwinCAT ADS: protocollo di comunicazione Building Automation 28

29 TwinCAT ADS: protocollo di comunicazione LAN (TCP/IP) PC PC PLC HMI PLC HMI PLC RT Field bus PLC RT Field bus Building Automation 29

30 TwinCAT ADS: : Linguaggi & Architetture Java Java LabView VB VB C#, C#, VB.NET VB.NET Delphi Delphi C++ C++ Third-party Third-party Scada Scada Web Web based based solutions solutions Thirdparty Thirdparty Delphi Delphi C++ C++ VB, VB, C# C# Delphi/C++ Internet OCX.Net.Net ASP ASP ADS ADS WebService WebService OPC OPC XML XML ADS DLL DLL ADS Router OPC Wrapper Building Automation 30

31 Il concetto di integrazione in Building Automation Controllo e visualizzazione Lighting HVAC Controllo singola stanza Controllo Facciate Manutenzione da remoto Registrazione dati Home Automation Building Automation 31

32 Controllo e visualizzazione Gestione edificio (management level) PC-Standard/Tecnologie IT come piattaforma operativa di supervisione. IPCs con pannelli remotati DVI/USB oppure Panel-PCs, disponibili con o senza display touch. Impianto controllo locale (automation level) Control Panel con display touch e/o con keyboard integrata per consentire al personale di servizio di accedere a componenti del sistema locale E possibile avere anche il controllo basato su webserver. Room control (field level) Cablaggio di switches e sensori a 24 V DC oppure a 230 V AC Integrazione di unità compatte di room control units in EIB, LON etc. Gestione di reti di dispositivi wireless EnOcean Building Automation 32

33 Controllo e visualizzazione Ethernet EIB LON DVI/USB Building Automation 33

34 Lighting Dimmer Universali KL2751 (300 VA) e KL2761 (600 VA) controllo automatico del carico, ohmico, induttivo o capacitivo. autodeterminazione del carico collegato e calcolo del corretto angolo di fase di controllo. Accensione degli impianti di illuminazione KL2602 (carico fino a 5A AC/DC ohmico o 2A AC/DC induttivo) KM2614 (con MAN/AUTO) e KM2604 per la commutazione fino a 16A per ogni uscita. KL2512 per la commutazione o il dimming di LED a 24-V-DC (PWM, negative switching, max. capacità 1A). Building Automation 34

35 Lighting KL6811 Terminale Master per rete dispositivi DALI per max. 64 slave in 16 groups e 16 scenari. Molto vantaggioso per i cablaggi e con diagnostica relativa ad ogni dispositivo DALI. DMX per configurazioni di controllo luci di palchi o per realizzare effetti luce particolari. La libreria TwinCAT PLC building automation contiene una ampia gamma di blocchi funzione per il controllo luci. Building Automation 35

36 Lighting Ethernet Building Automation 36

37 HVAC I vantaggi di utilizzare la libreria software di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata: Efficiente ambiente di sviluppo del programma Efficiente parametrizzazione e messa in servizio Transparenza dei programmi e debug. Modularità e riutilizzo di oggetti software per la realizzazione del sistema e suoi componenti Famigliarizzazione diretta del personale di servizio. Building Automation 37

38 HVAC Facilità di semplice estensione dei sistemi esistenti Chiaro, struttura object-oriented per la realizzazione di sistemi di visualizzazione HMI e SCADA. Buona possibilità di commento die programmi. La libreria software è integrata in maniera ottimale attraverso l'hardware modulare, come KL2791 per il controllo della velocità efficace di pompe e ventilatori, KM37xx per misura di pressione per il controllo del filtro, KM2642 per la commutazione di carichi fino a 230 V AC, 6 A con funzione manuale e automatico, ecc Building Automation 38

39 HVAC Ethernet Building Automation 39

40 Controllo singola stanza La comunicazione verso il sistema centrale avviene via Ethernet TCP/IP. Il grado di automazione di una camera può essere adattata/personalizzata tramite configurazione flessibile dei Bus Terminal Bus. L hardware viene gestito mediante la combinazione delle librerie software specifiche. Ambienti o zone con requisiti similari possono semplicemente essere gestiti come copie o instanze nelle varie parti del software. Building Automation 40

41 Controllo singola stanza Misurazione e controllo locale di temperatura Misurazione CO2 Misurazione e regolazione di intensità luminosa Contatti finestra Apertura finestre per raffreddamento notturno nel periodo estivo Chiusura tende per sfruttare l energia solare diurna nel periodo invernale winter (periodi di stanza non occupata) Abbassamento tende per il controllo del sole (in estate) al fine di ridurre la domanda di raffreddamento etc. Building Automation 41

42 Controllo singola stanza Ethernet EIB LON DALI Building Automation 42

43 Controllo facciate L ombreggiatura può ridurre la domanda di riscaldamento o di raffreddamento dell ambiente se si integra il controllo di singola stanza. Il controllo del lighting offre altre possibilità di ottimizzazione energetica. I contatti finestrapossono influenzare heating o cooling L automazione delle finestre può essere utilizzata per ottimizzare la qualità dell'aria, raffreddamento notturno estivo e estrazione dei fumi/vapore. Integrazione di dati meteo possono essere realizzati tramite interfacce seriali o analogiche o tramite servizi web. Building Automation 43

44 Controllo facciate Ethernet EIB LON DALI Building Automation 44

45 Manutenzione da remoto Diagnostica e Servizi Internet e Intranet invio diretto di SMS o dal sistema di controllo applicazioni technologie IT come web server, FTP o TelNet Applicazione di protocolli standard Sono supportati protocolli di telecontrollo IEC , IEC e IEC Controllo PC remoto Programmazione e/o debug PLC remoto Building Automation 45

46 Manutenzione da remoto Ethernet ADS, OPC, Ethernet, Serial, USB, Bluetooth, Feldbus, WiFi, WLAN Building Automation 46

47 Registrazione dati energetici Misurazione e trattamento dei dati elettrici relativi tutta la rete. Blocchi funzione della libreria software HVAC permettono l acquisizione di valori RMS di corrente, tensione, potenza (attiva, apparente, reattiva), cos ϕ, etc. I contatori di energia se basati su generazione impulsi, possono essere letti con contatori di impulsi. KL6031 permette l iterfacciamento di M-Bus interponendo un convertitore di livello elettrico. Le librerie software di TwinCAT offrono blocchi funzioneper integrare i dispositivi M-Bus. Building Automation 47

48 Registrazione dati energetici Ethernet M-Bus Building Automation 48

49 Home Automation Stazioni di I/O localmente distribuiti nella casa sono collegati in rete con un PC embedded via Ethernet. La rete Ethernet Standard è usata per i PC, telefoni, home entertainment e per i controlli domotici Funzioni e controlli domotici possono essere sempre accessibili tramite pannelli di controllo Beckhoff distribuiti nell abitazione. Messaggi di stato e diagnostica possono essere inviati dal controllo via SMS, video, voice o . TwinCAT può essere usato per configurare un ampio spettro di funzioni domotiche. Building Automation 49

50 Home Automation Ethernet Building Automation 50

51 Referenze Building Automation 51

52 Referenze Beckhoff Building Automation BSH Bosch/ Siemens Hausgeräte GmbH Aviva, Munich, Germany Eurotheum (European Central Bank), Frankfurt, Germany Microsoft Unterschleißheim near Munich, Germany Tschuggen Bergoase Arosa, Switzerland KölnTriangle Cologne, Deutschland Allianz head office, Stuttgart, Germany Building Automation 52

53 Referenze Beckhoff Building Automation Miele innovation centre for electronics development, Gütersloh, Germany Dolder Grand Hotel Zurich, Switzerland Philip Morris International Lausanne, Switzerland Carré-Theater Amsterdam, The Netherlands Allianz Arena Munich, Germany Deutsches Museum Munich, Germany Building Automation 53

54 Referenze Beckhoff Building Automation Scala di Milano Milan, Italy Holiday Inn Samara, Russia CitizenM-Hotel Amsterdam, The Netherlands Zentrum Zukunft Emstek, Germany Ferry Porsche Congress Center Zell am See, Austria F-eins Vienna, Austria Building Automation 54

55 Intelligent Building Automation Building Automation 55

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