Automatisierung kompletter Kühlanlagen mittels LabVIEW und PAC-Systemen

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1 Automatisierung kompletter Kühlanlagen mittels LabVIEW und PAC-Systemen "Auf der Grundlage des PAC-Konzeptes mit CompactFieldPoint und LabVIEW wurde innerhalb kürzester Zeit eine voll funktionsfähige Steuerung für die komplette Kühlanlage im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf realisiert." - Dipl.-Ing. Andreas Rzezacz, AMC Analytik & Messtechnik GmbH Chemnitz Die Aufgabe: Komplexe Steuerung und Regelung einer kompletten Kühlanlage, inklusive aller Ventile, Pumpen und Kühltürme Die Lösung: Realisierung einer Applikation auf Basis von LabVIEW und LabVIEW Real-Time; für die Prozesssteuerung und -regelung kommt ein NI-CompactFieldPoint-System mit integriertem Echtzeitcontroller zum Einsatz. Autor(en): Dipl.-Ing. Andreas Rzezacz - AMC Analytik & Messtechnik GmbH Chemnitz Vollständige Kundenlösung lesen Kurzfassung In der gesamten Gebäudeleittechnik werden insbesondere erhöhte Anforderungen an die Stabilität von Prozessparametern, wie z.b. Temperaturen und Drücke, gestellt, wenn von diesen Umgebungsbedingungen physikalisch-technische Prozesse wie z.b. im Bereich der Forschung abhängen. Aufgrund der erhöhtern Anforderungen an die Stabilität der Regelung und der Behandlung von sicherheitskritischen Mechanismen zum Schutz von Menschen, Maschinen und Umwelt ist der Einsatz einer echtzeitfähigen Steuerung und Regeleinheit unabdingbar. Die AMC GmbH bietet dafür kundenspezifische Lösungen aus einer Hand an. Im Rahmen eines Kundenprojektes wurde eine Lösung entwickelt, die auf LabVIEW basiert. Steuerung der Kühlanlage im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf Im Rahmen der Forschung an magnethydrodynamischen Systemen sind konstante Umgebungsbedingungen für Versuche unabdingbar. Zu diesem Zweck sollte eine komplexe Steuerung der Kühlanlage der Versuchshalle unter Verwendung eines flexiblen und modularen Systems in Bezug auf Hardund Software realisiert werden. Aus diesem Grunde wurde eine Realisierung auf Basis LabVIEW und LabVIEW Real-Time gewählt. Für die Prozesssteuerung und Regelung kommt ein compactfieldpoint System der Firma National Instruments mit integriertem Echtzeitcontroller zum Einsatz. Abbildung 1: Echtzeitcontroller NI cfp-2220 Auf Basis LabVIEW Real-Time wurde durch AMC eine Applikation erstellt, die die Steuerung und Regelung der kompletten Kühlanlage, inklusive aller Ventile, Pumpen und Kühltürme, impliziert. Die Anbindung der Hardware basiert auf den bereits in LabVIEW integrierten FieldPoint Treibern. Des Weiteren sind Druckerhöhungsanlagen des Systems über ein Bussystem an den integrierten RS-485 Port des cfp-2220 Controllers angeschlossen. Durch eine Implementierung eines TCP-Servers auf dem Real-Time-System ist eine einfache und sichere Kommunikation der Anlagensteuerung mit der Bedienoberfläche realisiert. Als Protokoll kommt ein Test-IT! Portal Services Protocol (Test-IT! PSP), ein offenes proprietäres Protokoll der Firma AMC, zum Einsatz. Eine prinzipielle Darstellung der Schnittstellen ist in folgender Abbildung ersichtlich. Abbildung 2: Schnittstellenübersicht Die Planung der Real-Time Software wurde auf Basis des LabVIEW Statechart Moduls der Firma National Instruments ausgeführt. Folgende Abbildung zeigt einen prinzipiellen Ausschnitt der Steuerungslogik des Systems. 1/5

2 Abbildung 3: Ausschnitt Statechart Module Die Umsetzung wurde dann direkt in LabVIEW implementiert. Ein Beispiel für die Umsetzung finden Sie in nachfolgender Abbildung. Abbildung 4: LabVIEW Implementierung Die Visualisierung der Anlage wurde auf Basis LabVIEW realisiert. Eine integrierte Alarmverwaltung wurde auf Basis der AMC eigenen Komponente AMC Alarm Tools gestaltet. Abbildung 5: Visualisierung Zusammenfassung Als Ergebnis wurde auf der Grundlage des PAC-Konzeptes mit compactfieldpoint und LabVIEW innerhalb kürzester Zeit eine voll funktionsfähige Steuerung für die komplette Kühlanlage im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf realisiert, deren Programmierung auf einer einheitlichen grafischen Umgebung basiert. Das PAC-Konzept zeichnet sich dabei durch hohe Zuverlässigkeit und Stabilität durch Verwendung einer Real-Time Plattform aus. Autor: Dipl.-Ing. Andreas Rzezacz AMC Analytik & Messtechnik GmbH Chemnitz Heinrich-Lorenz-Str. 55 Chemnitz D /5

3 Abbildung 1: Echtzeitcontroller NI cfp-2220 Abbildung 2: Schnittstellenübersicht 3/5

4 Abbildung 3: Ausschnitt Statechart Module Abbildung 4: LabVIEW-Implementierung 4/5

5 Abbildung 5: Visualisierung Rechtliche Hinweise Diese Kundenlösung ( Kundenlösung ) wurde von einem Kunden von National Instruments ( NI ) entwickelt. DIESE KUNDENLÖSUNG WIRD IM IST-ZUSTAND ZUR VERFÜGUNG GESTELLT UND NI ÜBERNIMMT KEINERLEI GARANTIEN. AUSFÜHRLICHERE ERLÄUTERUNGEN ZU ANDEREN EINSCHRÄNKUNGEN ENTNEHMEN SIE BITTE DEN NUTZUNGSBEDINGUNGEN FÜR NI.COM. 5/5