HVAC Yazılım Uygulamaları |
Siemens

Klima Santrali kontrol cihazlarını temel alarak örneklendirmelerimizi yapacak olursak, bir klima santralini kontrol etmek için aşağıdaki yollar izlenir:

► Herhangi bir pako şalter ya da aynı fonksiyonu gören çeşitli cihazlar üzerinden manuel olarak kontrol
► DDC panolar içerisindeki giriş çıkış modülleri vasıtasıyla üst otomasyon sistemi tarafından kontrol
► Ön tanımlı bir kontrol algoritması içeren yada parametrik ayarlanabilir kontrol cihazları ile kontrol
► Programlanabilir HVAC kontrol cihazları ile kontrol.
 

► İlginizi Çekebilir : Climatix IC - Bulut Tabanlı İzleme ve Servis Sistemi
 

Son yıllarda enerji verimliliği, fonksiyonellik ve entegrasyon konusundaki taleplerin artması ve ekipmanların (klima santrali vb.) servis ve bakım süreçlerinde sorumluluk bütünlüğü sağlanması açısından paket tip klima santrallerine doğru bir bir yönelme olduğunu görmekteyiz. Bu durum Klima santrali ekipmanı üreten firmaların sadece parametrik yazılım içeren kontrol çözümlerinden çok daha fazlasına ihtiyaç duymasına, şartnameye özel algoritmalara göre hareket eden havalandırma-iklimlendirme ekipmanları üretmesine ve dolayısıyla da programlanabilir hvac kontrol cihazlarını ürettikleri ekipmanların içerisinde kullanması gerekliliğini ortaya çıkartmıştır.
 

► İlginizi Çekebilir : SIEMENS Climatix Klima Santrali Uygulamaları
 

Programlanabilir kontrol cihazları kullanılması gerektiği noktada ise bu cihazların girişleri ve çıkışları arasındaki ilişkiyi yönetecek olan yazılımın ortaya nasıl çıkartılacağı konusunda sorular ortaya çıkmaktadır. Bu konuyla ilgili olarak karışıklıklara sebep olan durumlar ise; programlanabilir kontrol cihazlarıyla ilgili herhangi bir sınırın olmaması, tamamen hayal gücüne bağlı olarak istenilen şekilde programlanabilmesidir. Bu durumda her programcı kendine has bir yöntem ile istenilen algoritmayı gerçekleştirmekte ve farklı yöntemleri kullanmaktadır. Programlanabilir HVAC kontrol cihazları genel olarak Ladder, FBD, ST dillerinde programlanabilmektedir. Bu programlama işleminde ise belirli bir yapı genelde mevcut değildir. Siemens Climatix CAS_AC_DH kütüphanesi ise uygulama yazılımları için belli bir standardı oluşturulması amacıyla ortaya çıkmış olan bir HVAC kütüphanesidir.

Uygulama:

► Yazılımlarının belirli bir yapı içerisinde organize edilmesi ,
► Bir kişi tarafından hazırlanan yazılımın diğer başka bir kişi tarafından kolay anlaşılmasını
► İleride ortaya çıkabilecek yeni fonksiyonların eklenmesi esnasında zaman kazanılmasını
► Test ve doğrulama aşamasında yazılım adımlarının daha kolay takip edilmesini
► Hata tespitinin daha kolay yapılmasını sağlar.
 

Şekil 1: Belirli bir yapısı olmayan HVAC uygulama yazılımı

Climatix CAS Kütüphanesi (Climatix Application Standardization) belirli bir düzen ve yapı içerisinde uygulamalar geliştirmeye imkan tanır.

Climatix CAS kütüphanesi ile kolay güncellenebilir, hataların kolay bulunabildiği uygulamalar oluşturmak mümkündür ancak bunun için belirli kurallar içerisinde uygulama yazılımını oluşturmak gerekmektedir.
 

Şekil 2: Climatix CAS uygulama yapısı 

B-BC profilinde bir HVAC kontrol cihazında, klima santrali uygulama yazılımında temel olarak iki parça bulunur.

Autostn içerisinde Diagnostic ve Device otomasyon nesneleri bulunmaktadır. Device nesnesi altında HMI kontrolleri haberleşme ayarları vb. sistem firmware ayarları bulunmaktadır. Bu kısımda elektronik kartın donanımına ait kontrolleri yapan firmware’in uygulama mühendisliği yapan kişilere açılmış kısımları görülür. Diagnostic nesnesi ise uygulama yazılımının işletimi ile ilgili bilgiler içermektedir.(Cycle time vb.)

Program birimleri içerisinde ise; hardware giriş çıkışları, tüm uygulama algoritması, değişkenler vb. bulunmaktadır.

IO (Giriş/Çıkış) program biriminde, donanım giriş çıkışları ve bu giriş çıkışların yazılım karşılığı yer almaktadır.
 

Şekil 3: Giriş Çıkış Birimi (Unit)

Yukarıda görüldüğü gibi ilgili kontrol cihazının donanım girişi B3’den okunan ham değer pt1000 sıcaklık sensorü eğrisine göre hesaplanmakta ve Toa AnalogInput Bacnet objesi üzerinden değerlendirilerek sıcaklık değerine dönüştürülmektedir.

Giriş çıkışlarda Bacnet objesi tanımlaması yapılması; alarm yönetimi, uzaktan kontrol ve bina otomasyonuna entegrasyon yapılması durumunda avantaj sağlamaktadır. Tüm uygulama Bacnet objeleri üzerinde hazırlandığında özellikle konfigüre edilebilir uygulamalar hazırlarken pratik kolaylıklar sağlamaktadır.

Yukarıdaki dış hava sensörünü ele alırsak, bacnet objesi üzerinden tanımlama yapıldığı için , örneğin dış hava sensörü yerinden çıktığında otomatik olarak cihaz alarm listesine düşecek ve alarma geçme zamanı kayıt altına alınacaktır , alarmın resetlenebilir bir alarm mı yoksa otomatik resetli mi bir alarm olacağı yazılım çalışması sırasında değiştirilebilir olacaktır. Sadece analog girişteki okunana değer kullanılarak yazılım yapıldığında ise bu bilgilerin hiç biri kullanılır durumda olmayacaktır ve analog girişteki bağlantının koptuğunu sadece okunan sıcaklık değerinden anlaşılabilmektedir. Aynı fonksiyonelliğin alışılagelmiş programlama yaklaşımıyla yapılması durumunda ise tüm bu fonksiyonlar için yazılım içerisinde lojik eklentiler yapılması gerekmektedir. BACnet objelerinin kullanılması bu açıdan değerlendirildiğinde programlama aşamasında zaman tasarrufu da sağlamaktadır.
 

Şekil 4: Climatix CAS Kütüphanesi uygulama yazılımı

Benzer şekilde Binary Input objeside dijital girişler için kullanıldığında kontak tipinin NC , NO olması vb. Detaylar cihaz çalışması sırasında yazılıma müdahele etmeden değiştirilebilir.



AHU program biriminde ise uygulamanın tüm kontrol algoritması yer alır.

► Çalışma modu seçimleri
► Zaman programı seçimleri

► Set değeri seçimleri ve değerlendirilmesi

► Damper, fan, ısıtma vanası vb.nin çalışma koşullarının belirlenmesi

► Isıtma soğutma adımları arasındaki sıranın belirlenmesi gibi işlemler icra edilir.
 

Şekil 5: Climatix CAS Damper Fonksiyonu Örneği

 

 

Şekil 6: Climatix CAS Veri akışı

AHU biriminde veri akışı çalışma modu seçimiyle başlar, çalışma moduna göre set değerleri belirlenir. (Örn. Soğutma için ECO set değeri 27, COMFORT set değeri 24 gibi..) ve diğer koşullarda değerlendirilerek tesis modu(plantmode) belirlenir.

Örneğin cihaz Comfort modu seçildiğinde, tesis modu don koruma yada ön ısıtma olabilir. Eğer herhangi bir olağan dışı koşul yoksa açık(On) moduna geçer.

Belirlenen tesis moduna (plantmode) göre damper, fan vb fonksiyonların çalışma modları belirlenir.
 

 

Şekil 7: Climatix CAS Öncelikler

Damper fonksiyonu örneğinde tesis modu On olduğunda Damperin Mod1 girişi 1 yani %100 açık olacaktır. ( Şekil 5)

Üfleme Fanı feedback’i sıfırdan büyük ise, yani fan çalışıyorsa (FanSuFb>0.0) damper motoru açık konumda kalacaktır. Bu interlock eklentisi , yani fan ile damper fonksiyonu arasındaki kilitleme fonksiyonu iki birim arasındaki entegrasyonu sağlamaktadır.
 

 

Şekil 8: Isıtma Vanası Kontrolü

Standard bir HVAC uygulamasında onlarca global değişken tanımlaması yapmak gerekir, özelikle birden fazla birim kullanılarak düzenli görünüme sahip bir uygulama hazırlanmak istendiğinde ihtiyaç duyulan birimler arası iletişimi sağlayan global değişken sayısı daha artar.



Bu durum referans sistemi ile çözülebilir, burada veri iletimi her otomasyon nesnesinin ismine özel oluşturulmuş olan hafıza adresinden verinin alınmasını sağlayan Referans blokları vasıtasıyla yapılır.
 

Şekil 9: IO ve AHU birimleri arasındaki iletişim
 

 

Şekil 10: Climatix CAS Uygulama Yapısı

Klima santrali uygulamalarında birden fazla ısıtma ya da soğutma adımı bulunduğunda bu adımlar arasında belirli bir sıra olması öngörülür.
 

Şekil 11: Sequence Kontrol

Bu durumu sağlamak için Climatix uygulamalarında PID kontrolcü çıkışlarının SQTM-SQFM SQTL-SQFL giriş çıkışları kullanılır, bu giriş çıkışlar AHU biriminde birbirine bağlanarak bir adım tamamen çalışır hale gelmeden bir sonraki adımın çalışmaması sağlanır. Örnek olarak hem sulu batarya, hemde elektrikli ısıtıcı olan bir uygulamada , öncelikle ısıtma vanasının %100 açması daha sonra ise elektrikli ısıtıcının kademeli olarak devreye girmesi istenir. Bu durumu sağlamak için Climatix loop controller çıkışlarını birbirine bağlamak istenilen çalışma şeklini sağlamak için yeterlidir.

► Yazar: Salih Baydan

Kaynak: