بازدهی بیشتر، راحتی بیشتر، ایمنی بیشتر

اتوماسیون ساختمان بکهوف

آرین کنترل - مرکز تخصصی آموزش پی‌ال‌سی بکهوف (Beckhoff PLC) و اتوماسیون صنعتی (Industrial Automation) توین‌کت ۳ (TwinCAT 3)

انقلاب در اتوماسیون ساختمان با راهکار یکپارچه TwinCAT

مقدمه: آینده اتوماسیون ساختمان

ساختمان‌های هوشمند طبیعتاً به راهکارهای هوشمند اتوماسیون ساختمان نیاز دارند. راهکار اتوماسیون یکپارچه بکهوف از هم‌افزایی‌های سیستمی برای کاهش هزینه‌های سخت‌افزار، نرم‌افزار و بهره‌برداری استفاده می‌کند. این سیستم یکپارچه با تعدادی از اجزای جدید که در نمایشگاه Light + Building 2014 فرانکفورت آلمان معرفی شدند، تکمیل می‌شود. نکته برجسته دیگر این نمایشگاه، مهندسی کارآمد با TwinCAT Building Automation خواهد بود. در آستانه این نمایشگاه، سردبیر مجله Building & Automation با Georg Schemmann، مدیر بخش کسب‌وکار بکهوف، درباره آینده اتوماسیون ساختمان گفت‌وگو کرده است.

Georg Schemmann مدیر بخش کسب‌وکار اتوماسیون ساختمان در بکهوف است

چالش انرژی جهانی و نقش ساختمان‌ها

ساختمان‌ها ۴۱٪ از کل مصرف انرژی جهان را تشکیل می‌دهند. از این رقم عظیم، حدود ۸۵٪ برای گرمایش و سرمایش و ۱۵٪ برای روشنایی استفاده می‌شود. همانطور که منابع انرژی روز به روز کمیاب‌تر می‌شوند، تمرکز باید روی بهینه‌سازی بازدهی انرژی در ساختمان‌های جدید و پروژه‌های نوسازی ساختمان‌های قدیمی باشد. علاوه بر این، خواسته‌های راحتی و ایمنی باید همچنان برآورده شوند.

نمونه‌هایی از ساختمان هوشمند

• “دمای رنگ” قابل تنظیم روشنایی
• کنترل سیستم‌های سایه‌بان وابسته به باد و نور
• اتوماسیون اتاق قابل تنظیم فردی
• کنترل دما و تأمین هوای تازه بر اساس نیاز

در پروژه‌های متوسط و بزرگ، تمرکز همچنین روی هزینه‌های کم سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری برای ارائه بازگشت سریع سرمایه (ROI) است.

---

هم‌افزایی از طریق راهکار یکپارچه

این خواسته‌ها مربوط به انواع مختلف سیستم‌ها در ساختمان است و تاکنون هر سیستم کنترل و تنظیم مخصوص به خود را به همراه داشته است. نتیجه: بازدهی، ایمنی و راحتی تا حدی حاصل شد؛ اما هم‌افزایی‌ها به طور کامل محقق نشدند. تکنسین‌های “نومید” نیز باید در نظر گرفته شوند: کسانی که باید با محیط‌های برنامه‌نویسی و تکنولوژی‌های مختلف سروکار داشته باشند. هزینه نصب و نگهداری بالا است و ترکیبی از سیستم‌ها زمانی که مالک ساختمان و مستأجران تغییراتی درخواست کنند، انعطاف‌ناپذیر است.

کنترل جهانی و هماهنگ

اتوماسیون ساختمان می‌تواند بهتر پیاده‌سازی شود زمانی که سیستم کنترل جهانی و هماهنگ برای اتوماسیون تمام خدمات فنی ساختمان به کار گرفته شود. راهکار اتوماسیون ساختمان یکپارچه بکهوف بدین ترتیب هم‌افزایی سیستمی حاصل می‌کند. این راهکار تعریف کلی ساده دارد - مهم نیست ساختمان چقدر پیچیده باشد و مهم نیست چند سیستم ساختمان نیاز به کنترل و هماهنگ‌سازی متمرکز داشته باشد.

سیستم کنترل مبتنی بر نرم‌افزار می‌تواند به صرفه پیاده‌سازی شود. استفاده از استانداردهای باز بسیاری از کارایی‌ها را امکان‌پذیر می‌کند، برای مثال راه‌اندازی از طریق اینترنت.

Georg Schemmann می‌گوید: “سیستم انتگراتور می‌تواند تابلو کنترل را در کارگاه خود مونتاژ کند و دیگر نیازی نیست برای راه‌اندازی به محل مشتری سفر کند. برنامه‌نویسی از راه دور، پارامترسازی و تشخیص از طریق اینترنت، نیاز به راه‌اندازی در محل را به شدت کاهش می‌دهد.”

مزیت‌های سیستم یکپارچه

جمع‌آوری و بهره‌برداری اطلاعات

سیستم یکپارچه تمام اطلاعات را از هر دستگاه در تمام زمان‌ها جمع‌آوری می‌کند و از این اطلاعات هدفمندانه برای بهینه‌سازی بازدهی استفاده می‌کند.

Georg Schemmann توضیح می‌دهد: “اتوماسیون ساختمان یکپارچه برای ما به این معنی است که تمام سیستم‌های ساختمان می‌توانند از طریق سیستم کلی ما و اجزای فردی کنترل و تنظیم شوند. تمام عملکردهای ساختمان می‌توانند ‘از بالا تا پایین’ یکپارچه شوند، صرف نظر از اینکه آیا کنترل محافظت خورشیدی، گرمایش یا کنترل روشنایی مورد نیاز است، برای مثال.”

پتانسیل صرفه‌جویی انرژی

امکانات صرفه‌جویی انرژی به ویژه چشمگیر هستند: اتوماسیون ساختمان یکپارچه پتانسیل صرفه‌جویی انرژی تا ۳۰٪ را باز می‌کند که توجیه قانع‌کننده‌ای برای سرمایه‌گذاری ایجاد می‌کند.

Georg Schemmann مطمئن است که “با اتوماسیون ساختمان سیستمی، ایده ‘ساختمان سبز’ - زندگی و ساختمان پایدار و انرژی کارآمد - به آسانی قابل دستیابی است. اخذ داده‌های عملیاتی برای گرمایش، تهویه، تهویه مطبوع و روشنایی، تنظیم و کنترل مناسب را برای صرفه‌جویی نهایی انرژی امکان‌پذیر می‌کند.”

تمام کلاس‌های بازدهی انرژی می‌توانند با این راهکارها برآورده شوند. علاوه بر این، آن‌ها برای عملکردهای Smart Grid نیز آماده هستند.

---

اعتماد بازار و چالش‌های آتی

بخش تجاری

در ساخت املاک تجاری جدید، این درک منجر به استفاده گسترده از اتوماسیون ساختمان یکپارچه شده است.

بخش خصوصی

در بخش خصوصی، که پتانسیل صرفه‌جویی بزرگی می‌تواند به طور مشابه یافت شود، هنوز کارهای جبرانی انجام نشده وجود دارد زیرا مشتریان اغلب بودجه‌های لازم را ندارند.

Georg Schemmann از این مشکل آگاه است: “اگر انتظار داشته باشید راهکار اتوماتیک‌شده‌ای به قیمت نصب کم‌تکنولوژی، قدیمی به دست آورید، البته غیرممکن است. اتوماسیون ارزش افزوده‌ای نسبت به کل هزینه مالکیت ایجاد می‌کند، که باید به مشتریان کمک کنیم تا بهتر درک کنند.”

مهندسی ساده و کارآمد: کاهش هزینه‌های کلی

نقش کلیدی مهندسی کارآمد

مهندسی کارآمد نماینده عامل کلیدی برای ROI سریع است. در مورد پروژه‌های پیچیده، مهندسی بخش قابل توجهی از کل هزینه سیستم فناوری ساختمان را تشکیل می‌دهد. اینجاست که قوت خاص راهکار کامل بکهوف آشکار می‌شود: کنترل مبتنی بر استاندارد که از طریق PC مرکزی انجام می‌شود.

یکپارچگی نرم‌افزار و سخت‌افزار

نرم‌افزار و سخت‌افزار به طور بهینه با یکدیگر تطبیق یافته‌اند. تمام سیستم‌های ساختمان طبق IEC 61131-3 که توسط PLCopen تأسیس شده با استفاده از TwinCAT به عنوان پلتفرم نرم‌افزار اتوماسیون برنامه‌نویسی یا پارامترسازی می‌شوند.

متخصص اتوماسیون ساختمان می‌گوید: “تمام کد می‌تواند در همان زبان برنامه‌نویسی شود و به عنوان بلوک‌های تابع در کتابخانه‌های ساختمان در دسترس است.”

هزینه‌های چرخه حیات بدین ترتیب کاهش می‌یابند، زیرا هزینه نگهداری روی یک پلتفرم نرم‌افزار متمرکز می‌شود.

او اضافه می‌کند: “TwinCAT Building Automation برای اتوماسیون ساختمان مدرن و سیستمی بهینه‌سازی شده و مهندسی کارآمد را امکان‌پذیر می‌کند.”

اجزای TwinCAT Building Automation

کتابخانه‌های TwinCAT BA PLC

با کتابخانه‌های TwinCAT BA PLC سیستم انتگراتور عملکردهای پایه تأسیس‌شده و آزمایش‌شده را از زمینه‌های کنترل و پردازش سیگنال و همچنین توابع ریاضی خاص، پردازش پیام‌های خطا و عملکردهای عمومی سیستم در اختیار دارد.

قالب‌های TwinCAT BA PLC

قالب‌های TwinCAT BA PLC شامل بلوک‌های برنامه TwinCAT آماده برای:

• سنسورها و محرک‌ها
• مجموعه‌های کامل برای قسمت‌های سیستم
• سیستم‌های کامل برای گرمایش، تهویه مطبوع و تهویه

بر خلاف کتابخانه “معمولی” PLC، قالب‌های TwinCAT BA PLC به عنوان بلوک‌های برنامه در برنامه‌های PLC وارد می‌شوند. انتگراتور می‌تواند هر تطبیق لازم را به طور مستقل انجام دهد. همه اینها پیاده‌سازی بسیار کارآمد و سریع پروژه‌ها را امکان‌پذیر می‌کند.

---

ساختار جهانی و نگهداری ساده

ویژگی شناسایی سیستم

ساختار جهانی فایل‌های پروژه TwinCAT مبنای نگهداری ساده را تشکیل می‌دهد.

Georg Schemmann توضیح می‌دهد: "ویژگی شناسایی سیستم طبق قوانین ثابت، نامی به هر نقطه داده و هر بلوک برنامه اختصاص می‌دهد. TwinCAT BA Project Builder اجزای سیستم و…"

آموزش تخصصی اتوماسیون ساختمان در آرین کنترل

دوره‌های جامع TwinCAT Building Automation

آرین کنترل به عنوان مرکز تخصصی آموزش بکهوف در ایران، آموزش‌های کاملی در زمینه اتوماسیون ساختمان با TwinCAT ارائه می‌دهد:

دوره مقدماتی اتوماسیون ساختمان:

• آشنایی با استاندارد IEC 61131-3 و کاربرد در ساختمان
• طراحی سیستم‌های HVAC با TwinCAT
• کنترل روشنایی هوشمند و سیستم‌های سایه‌بان
• مدیریت انرژی و بهینه‌سازی مصرف

دوره پیشرفته کتابخانه‌ها و قالب‌ها:

• استفاده از TwinCAT BA PLC Libraries در پروژه‌های واقعی
• سفارشی‌سازی Templates برای کاربردهای خاص
• ایجاد Function Blocks اختصاصی برای تجهیزات خاص
• مدیریت پروژه‌های بزرگ با TwinCAT BA Project Builder

دوره اتصالات و پروتکل‌ها:

• پیکربندی BACnet برای یکپارچگی با سیستم‌های موجود
• استفاده از KNX/EIB در پروژه‌های مسکونی
• اتصال به سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS)
• امنیت شبکه و حفاظت از سیستم‌های کنترل

خدمات پیاده‌سازی و مشاوره

طراحی سیستم‌های اتوماسیون ساختمان:

• تحلیل نیازهای انرژی و راهکارهای بهینه‌سازی
• طراحی معماری سیستم یکپارچه برای ساختمان‌های پیچیده
• محاسبه ROI و توجیه اقتصادی پروژه
• مدیریت پروژه از طراحی تا راه‌اندازی

نوسازی سیستم‌های موجود:

• ارزیابی سیستم‌های اتوماسیون فعلی (Siemens، Schneider، Johnson Controls)
• طراحی مسیر مهاجرت به TwinCAT Building Automation
• حفظ سرمایه‌گذاری‌های قبلی در تجهیزات سخت‌افزاری
• آموزش کارکنان بهره‌برداری و نگهداری

تامین کالا و پشتیبانی

نرم‌افزارهای TwinCAT Building Automation:

• TwinCAT 3 Building Automation نسخه کامل
• کتابخانه‌های تخصصی HVAC، Lighting، Energy Management
• قالب‌های آماده برای انواع تجهیزات ساختمان
• لایسنس‌های Runtime برای سیستم‌های متعدد

سخت‌افزارهای بکهوف برای ساختمان:

• Embedded PC های صنعتی مقاوم در برابر شرایط محیطی
• ماژول‌های I/O اترنت برای کنترل توزیع‌شده
• درایوهای موتور برای سیستم‌های تهویه و پمپاژ
• HMI Panel های لمسی برای کنترل محلی

---

مزایای TwinCAT Building Automation

صرفه‌جویی انرژی تا ۳۰٪

اتوماسیون یکپارچه ساختمان امکان صرفه‌جویی انرژی قابل توجه را فراهم می‌کند:

• بهینه‌سازی سیستم‌های HVAC بر اساس اشغال فضا
• کنترل روشنایی انطباقی با نور طبیعی
• مدیریت بار الکتریکی در ساعات پیک
• Recovery حرارت بین سیستم‌های مختلف

کاهش هزینه‌های بهره‌برداری

• نگهداری متمرکز از یک پلتفرم واحد
• عیب‌یابی از راه دور و کاهش سفرهای سرویس
• آموزش واحد برای کارکنان نگهداری
• گزارش‌گیری خودکار عملکرد و مصرف

انعطاف‌پذیری و قابلیت گسترش

• اضافه کردن سیستم‌های جدید بدون تغییر زیرساخت
• تغییر عملکرد بدون نیاز به سخت‌افزار جدید
• یکپارچگی آسان با سیستم‌های شخص ثالث
• آماده‌سازی برای Smart Grid و شهرهای هوشمند

کاربردهای عملی در انواع ساختمان

ساختمان‌های اداری

TwinCAT Building Automation در ساختمان‌های اداری کاربردهای زیر دارد:

• کنترل تهویه مطبوع بر اساس تعداد افراد حاضر
• مدیریت روشنایی با تشخیص حضور و نور محیط
• کنترل آسانسور و سیستم‌های حمل‌ونقل عمودی
• سیستم‌های امنیتی یکپارچه با کنترل دسترسی

مراکز تجاری و فروشگاه‌ها

• کنترل دمای مناطق مختلف بر اساس کاربری
• مدیریت روشنایی ویترین و فضاهای عمومی
• کنترل سیستم‌های تبرید یخچال‌ها و فریزرها
• نظارت بر مصرف انرژی و گزارش‌گیری

ساختمان‌های مسکونی

• Home Automation با کنترل مرکزی
• مدیریت انرژی خانگی و تعرفه‌های متغیر
• سیستم‌های امنیتی و آژیر آتش‌نشانی
• کنترل از راه دور از طریق اپلیکیشن موبایل

بیمارستان‌ها و مراکز درمانی

• کنترل فشار مثبت و منفی اتاق‌های ویژه
• مدیریت هوای تمیز و فیلتراسیون HEPA
• سیستم‌های اضطراری و برق اطمینان
• ردیابی تجهیزات پزشکی و موقعیت‌یابی

فناوری‌های پیشرفته در TwinCAT Building Automation

هوش مصنوعی و Machine Learning

TwinCAT Analytics امکان تحلیل پیشرفته داده‌ها را فراهم می‌کند:

• پیش‌بینی نیاز انرژی بر اساس الگوهای استفاده
• تشخیص نامنظمی در عملکرد تجهیزات
• بهینه‌سازی خودکار پارامترهای سیستم
• نگهداری پیش‌بینانه برای جلوگیری از خرابی

اینترنت اشیاء (IoT) و ابر

• اتصال به سرویس‌های ابری برای تحلیل Big Data
• کنترل از راه دور از طریق اینترنت
• همگام‌سازی چند ساختمان در یک شبکه
• آپدیت خودکار نرم‌افزار و امنیت سایبری

واقعیت افزوده (AR) و دیجیتال توئین

• نگهداری با AR برای راهنمایی تکنسین‌ها
• مدل‌سازی دیجیتال ساختمان برای شبیه‌سازی
• آموزش مجازی کارکنان بهره‌برداری
• طراحی و تست سناریوهای مختلف

استانداردها و تطبیق‌پذیری

استانداردهای بین‌المللی

TwinCAT Building Automation با استانداردهای مهم ساختمان سازگار است:

• BACnet برای یکپارچگی سیستم‌های مختلف
• KNX/EIB برای ساختمان‌های مسکونی و تجاری
• LonWorks برای شبکه‌های کنترل محلی
• Modbus برای اتصال تجهیزات صنعتی

گواهینامه‌ها و تأییدیه‌ها

• گواهینامه انرژی ساختمان (Building Energy Certificate)
• استاندارد LEED برای ساختمان‌های سبز
• تطبیق با BREEAM اروپایی
• ملاحظات ایمنی طبق IEC 61508

نتیجه‌گیری: آینده هوشمند ساختمان‌ها

TwinCAT Building Automation راهکاری انقلابی برای اتوماسیون ساختمان است که ترکیب بهینه‌ای از کارایی، راحتی و ایمنی ارائه می‌دهد. با صرفه‌جویی انرژی تا ۳۰٪ و کاهش قابل توجه هزینه‌های بهره‌برداری، این سیستم ROI سریع و قابل اعتماد فراهم می‌کند.

استفاده از استانداردهای باز و معماری مبتنی بر PC امکان یکپارچگی آسان با سیستم‌های موجود و آمادگی برای فناوری‌های آتی را فراهم می‌کند.

آرین کنترل با ارائه آموزش‌های تخصصی و پشتیبانی جامع در زمینه TwinCAT Building Automation، شریک مطمئنی برای پیاده‌سازی موفق پروژه‌های اتوماسیون ساختمان در ایران محسوب می‌شود.

انتخاب TwinCAT Building Automation - گامی هوشمندانه به سوی ساختمان‌های پایدار و انرژی کارآمد