Newtohm srl

Introduzione

WebVisor è un sistema compatto per il monitoraggio ed il controllo degli impianti tecnologici. Grazie alle sue ridotte dimensioni (è alloggiato all’interno di una scatola da 4 moduli DIN) è infatti possibile inserirlo all’interno di un quadretto di regolazione senza occupare per questo spazio prezioso.

WebVisor è realizzato sfruttando al massimo le possibilità di integrazione elettronica e le più moderne tecnologie Web; questo significa che è stato possibile inserire all’interno del dispositivo sia l’ambiente di sviluppo del sistema di acquisizione, sia il runtime di gestione dei dati; la sua interfaccia Web, inoltre, consente di programmarlo e gestirlo attraverso un comune browser su qualsiasi dispositivo: PC, tablet o smartphone.

Il potente motore database, infine, basato su Java Derby consente di registrare, analizzare e ricontrollare i dati acquisiti dal sistema rendendo WebVisor un sistema indispensabile nelle applicazioni come le audit energetiche che richiedono un alto numero di informazioni raccolte nel tempo.

Il sistema di WebVisor è ideale per tutte quelle applicazioni in cui si desidera operare da remoto sugli impianti ottimizzando in questo modo gli interventi degli operatori di manutenzione garantendo al contempo un’elevata qualità del servizio. Grazie a WebVisor è possibile, infatti, installare una infrastruttura di supervisione e gestione da remoto per i propri impianti sfruttando i molteplici vantaggi che questo tipo di tecnologia consente: basti pensare alla possibilità di diagnosticare eventuali malfunzionamenti da remoto o di variare i parametri di funzionamento di un impianto senza impegnare personale in trasferte inutili.

Supervisione singolo impianto

In questo schema di collegamento WebVisor viene utilizzato per la supervisione di un singolo impianto, ad esempio di una centrale termica o una macchina UTA, già regolata attraverso dei regolatori Newtohm. Come si vede il sistema è formato da:

• WebVisor per la raccolta dati ed il controllo
• Uno o più regolatori Newtohm della serie DDC per la regolazione locale.
• Un collegamento di rete

Con questa architettura è possibile sovraintendere in locale al sistema e ricevere notifiche ed avvisi via mail su eventuali condizioni di allarme.

L’architettura WebVisor, inoltre, lo rende adatto anche ad essere supervisionato da remoto tramite qualsiasi mezzo: smartphone, tablet o PC consentendo un controllo totale sui propri impianti senza restrizioni di tipo geografico.

Monitoraggio Temperature

In questo schema WebVisor è in grado di monitorare direttamente una serie di temperature in campo grazie all’utilizzo dell’interfaccia OneWire AllForOne M232.
Le sonde intelligenti AllForOne, infatti, contengono al loro interno tutta la logica necessaria per acquisire il dato di temperatura e per poterlo leggere da remoto tramite un semplice gateway di interfaccia che provvede anche all’alimentazione delle sonde stesse. L’indirizzamento delle sonde così come la creazione dei punti sul sinottico è semiautomatica grazie alla possibilità di WebVisor di riconoscere automaticamente le sonde collegate in maniera autonoma.

La possibilità di inviare mail in caso di allarme così come di memorizzare gli andamenti delle temperature nel tempo unita alla semplicità di installazione rendono questa soluzione particolarmente efficace nelle situazioni in cui il controllo puntuale della temperatura è di estrema importanza.

Supervisione e Controllo Consumi Energetici

In questo scenario WebVisor viene utilizzato per monitorare i consumi energetici di una o più utenze, per la reportistica e come supporto per l’analisi energetica.

Il sistema è formato da:

• WebVisor per la gestione delle informazioni
• Un gateway di interfaccia per sistema M-BUS per contabilizzare il calore
• Uno o più wattmetri per la contabilizzazione dell’energia elettrica per la lettura wireless.

Grazie alle sue capacità di memorizzazione WebVisor è in grado di registrare i consumi energetici nel tempo e di permettere una analisi comparativa tra, ad esempio, quanto misurato dai contabilizzatori ed altre grandezze di riferimento che possono essere acquisite tramite gli schemi precedenti. In questo modo non è solo facile raccogliere dati di consumo così come misurati dagli elementi in campo ma è possibile eseguire delle vere e proprie audit energetiche comparando, ad esempio, i consumi medi di un periodo con la temperatura esterna del periodo stesso o sui setpoint impostati internamente in modo tale da avere delle informazioni più significative sugli andamenti dei consumi. La possibilità di utilizzare anche degli elementi wireless aggiunge un ulteriore elemento di flessibilità al sistema.

In questo primo tutorial vedremo come configurare l’ambiente VisiProg e come interagire con esso.

VisiProg consente di programmare in modo del tutto intuitivo tutta la serie di centraline DDC e di condividere i programmi da una centralina all’altra in maniera del tutto trasparente. E’ fornito in due versioni per piattaforme a 32bit e 64bit.

VisiProg non necessita di installazione ma solo dell’ambiente di sviluppo Java che è di solito presente in tutti i PC recenti ma che, in ogni modo può essere scaricato dal seguente link: http.//www.java.com/it.

Una volta scaricato l’archivio .zip dal nostro sito è sufficiente posizionarlo nella cartella voluta e cliccare sul file con il tasto destro selezionando “Estrai tutto…” per fare in modo che Windows estragga i file dall’archivio.

NON E’ POSSIBILE LANCIARE VISIPROG SENZA AVERLO PRIMA ESTRATTO DALL’ARCHIVIO FORNITO

A questo punto nella cartella del programma avremo diversi file tra cui:

• bat — usato per avviare l’applicazione lasciando visibile la console dei comandi
• jar — usato per lanciare l’applicazione senza console dei comandi. Alcuni software di terze parti (ad esempio le suite per i telefoni Nokia) associano all’estensione .jar i propri file. Nel caso in cui non sia possibile avviare VisiProg utilizzando questo file usare il file VisiProg.bat
• Il manuale di Visiprog in formato .pdf (leggibile utilizzando Adobe Acrobat Reader scaricabile dal seguente link: http://get.adobe.com/it/reader/)

Con doppio click su Visiprog.bat lanciamo l’applicazione e, dopo la finestra che ci annuncia la versione del programma, verrà visualizzata la finestra principale.

Attraverso il menu file è possibile creare un nuovo progetto attraverso la seguente finestra:

In questa finestra possiamo specificare il nome del progetto, la sua posizione e, infine, il tipo di scheda per cui creiamo il programma (nel nostro caso scegliamo mPID3DIN). A questo punto Visiprog creerà un nuovo layout comprendente tutti gli I/O della scheda.

L’interazione con Visiprog avviene nel seguente modo:

• Tasto destro del mouse attiva un menu contestuale dipendente dall’oggetto su cui si clicca
• Tasto sinistro del mouse per selezionare e spostare gli oggetti
• Tasto Control (Ctrl) + tasto sinistro del mouse consente di collegare i blocchi funzionali del programma
• Tasto centrale del mouse (di solito raggiungibile spingendo la rotella) per spostare la vista in orizzontale e/o verticale
• Tasto Control (Ctrl) + rotella per eseguire lo zoom sul disegno

In VisiProg tutte le funzioni e gli elementi di ingresso/uscita sono espressi come blocchi funzionali. Ogni blocco funzionale è dotato di diversi ingressi ed uscite che consentono , una volta collegati, di implementare la logica voluta. All’interno del blocco sono indicati il tipo di blocco ed eventualmente i sotto argomenti opzionali del blocco stesso mentre la scritta “Comment” indica un campo che è liberamente modificabile dall’utente al fine di commentare correttamente il programma. Infine gli ingressi e le uscite possono visualizzare il valore che assumono durante il funzionamento del sistema una volta che si scarica il programma nella centralina e lo si avvia mentre in fase di creazione indicano (-100.0)

Una volta impostato l’ambiente diVisiprog siamo pronti per preparare il nostro primo programma: l’automazione di una semplice UTA utilizzando la scheda mPID4 DSP. Lo schema della macchina è rappresentato in figura; come si vede la macchina è dotata di una batteria caldo/freddo, di due serrande motorizzate, di un filtro con relativo pressostato,  di un termostato antigelo e di una sonda di mandata.

Iniziamo creando un programma per la mPID4 DSP come in figura e, dopo qualche istante di attesa, Visiprog creerà un layout di programma che comprende tutti gli ingressi e le uscite della scheda.

Nella prima schermata non è possibile inserire le logiche del programma per cui clicchiamo con il tasto destro sullo sfondo del progetto e scegliamo “Aggiungi…” e poi “Aggiungi Subsystem” per inserire il primo sottosistema che ci consentirà di inserire la logica vera e propria.

Nel livello principale è possibile inserire solo un sottosistema.

Apriamo il sottosistema con doppio click e inseriamo attraverso il tasto destro i seguenti blocchi:

• Ingressi
  • lettura della temperatura di mandata
  • impostazione del setpoint
  • impostazione del funzionamento estivo/invernale
  • accensione/spegnimento
• Uscite
  • Comando Ventilanti
  • Comando valvola analogica

Questi blocchi consentiranno di fornire i dati alla logica e di attuare le uscite per la regolazione della temperatura.

Attraverso un doppio click sulla dicitura “comment” sotto i blocchi è possibile inserire un commento che aiuti nella stesura del programma.

Al termine di questa prima fase il blocco che rappresenta la logica di programma apparirà come nella figura seguente.

La logica che vogliamo implementare è la seguente: l’UTA deve accendersi manualmente su comando dell’utente e mantenere il setpoint di mandata impostato sia in funzionamento estivo che invernale. Il setpoint è impostabile da un minimo di 5°C ad un massimo di 30°C. All’accensione apriremo dapprima le serrande e, dopo un minuto, accenderemo le ventilanti e viceversa in spegnimento. Nel caso in cui il termostato antigelo segnali una temperatura critica chiuderemo le serrande, spegneremo la ventilante ed apriremo completamente la valvola.

Per fare questo inseriamo nel sottosistema principale un blocco PID limite e colleghiamo:

• la temperatura di mandata all’ingresso CTRL di controllo
• il setpoint all’ingresso di Setpoint
• il comando estate inverno all’ingresso SUMMER

Quando l’utente spegne la macchina vogliamo anche chiudere la valvola della batteria per cui l’uscita del PID la mandiamo in ingresso ad un blocco di moltiplicazione insieme al comando di accensione: siccome il comando può valere 1 (macchina accesa) o 0 (macchina spenta) il comando che va verso a batteria viene azzerato nel momento in cui la macchina si spegne.

Per implementare la logica del ritardo di accensione/spegnimento creiamo un sottosistema e aggiungiamo un ingresso (il segnale di accensione) e due uscite (i segnali verso le serrande ed il motore). Per realizzare la logica procediamo come segue:

• Quando il segnale di accensione passa da 0 ad 1
  • il comando verso le serrande viene portato (attraverso il mux) ad 1 immediatamente causandone l’apertura
  • il comando verso il motore viene dapprima mandato ad un blocco di ritardo che lo ripeterà in uscita dopo il tempo specificato (1 minuto)
• Quando il segnale di accensione passa da 1 a 0
  • il segnale viene immediatamente inviato al motore causandone lo spegnimento
  • il comando verso le serrande viene inviato ad un blocco delay che ne replicherà il valore in uscita dopo il tempo specificato (1 minuto)

Il segnale del TAG viene portato al comando della valvola causandone a completa apertura e, contemporaneamente, al comando ventilante e apertura serrande bloccandole in caso di segnale ad 1.

Ora programmiamo la visualizzazione con doppio click sul blocco “Display” della finestra principale.

Il blocco ha già alcuni ingressi ed uscite configurati che rispecchiano le icone che sono sempre presenti sul display ed è possibile aggiungere ulteriori voci. Nel nostro caso inseriamo una nuova riga nella tabella con i valori riportati in figura per indicare che vogliamo una variabile modificabile dall’utente che si chiami Setpoint e che sia impostabile da un valore minimo di 5.0 ad uno massimo di 30.0 con passi di 0.5. Colleghiamo anche la visualizzazione dello stato della valvola e del TAG.

Infine non resta che collegare gli elementi di campo per attuare la nostra logica: colleghiamo il segnale di comando della valvola all’uscita Y1 ed i comandi Ventilante e Serrande a K1 e K2 rispettivamente. Apriamo le proprietà del blocco UI1 e lo impostiamo come ingresso digitale ed infine colleghiamo il display.

Il sistema ibrido dell’immagine è composto da una caldaia di tipo istantaneo, una pompa di calore per il riscaldamento e per l’acqua calda sanitaria (ACS) e un sistema solare termico adibito al preriscaldo dell’ACS.

Sonde in campo:

• Sonda di temperatura esterna
• Sonda di temperatura collettore solare
• Sonda di temperatura bollitore (inferiore e mediana)
• Sonda di temperatura circuito miscelato
• Sonda di temperatura collettore

Il sistema prevede che per la parte relativa al riscaldamento il sistema dia la priorità alla pompa di calore con l’integrazione della caldaia a gas in caso di necessità.

La logica della produzione della ACS invece prevede il preriscaldo del boiler da parte del sistema solare termico, in seguito il boiler verrà ulteriormente scaldato, fino a necessità grazie alla pompa di calore con integrazione della caldaia.

Il sistema Newtohm di gestione prevede anche anche il controllo delle sonde di temperatura del sistema, la possibilità di variare i valori di setpoint o di limite e il controllo del sistema di deviazione/miscelazione.

L’UTA è dotata di:

• Serrande motorizzate Presa Aria Esterna ed Espulsione
• Batteria di recupero
• Batteria di riscaldamento
• Batteria di raffrescamento
• Umidificatore

La regolazione mantiene la temperatura di ripresa costante ad un setpoint impostabile dall’utente attraverso la regolazione delle batterie calda, fredda e POST e limitando la temperatura di mandata.
Il controllo di umidità è eseguito tramite il controllo della batteria fredda in caso di de-umidificazione ed il controllo dell’umidificatore in caso di umidificazione; il passaggio da una condizione ad un’altra avviene attraverso un ciclo ad isteresi con banda impostabile dall’utente. In caso di de-umidificazione il sistema provvede ad aprire ad una percentuale fissa la batteria di raffreddamento in modo tale da favorire la condensazione dell’umidità sulla batteria stessa demandando ai POST in campo di assicurare la temperatura minima di mandata.
Le serrande esterne sono aperte durante il funzionamento delle ventilanti.
La batteria di recupero è gestita attraverso l’accensione della pompa di ricircolo dell’acqua nel momento in cui la differenza tra la temperatura di ripresa e quella esterna supera un valore impostabile dall’utente mentre è esclusa  all’interno  di  un  range  di  temperatura esterna impostabile dall’utente.
Un termostato antigelo assicura la sicurezza invernale della macchina scatenando la seguente sequenza:

• Blocco ventilanti
• Chiusura serrande
• Apertura totale batteria calda
• Apertura al 20% batteria fredda

La presenza di pressostati differenziali sui filtri consente di inviare alla supervisione i relativi allarmi.
Il controllo delle ventilanti prevede la possibilità di comandare sia l’accensione / spegnimento delle stesse sia la velocità di funzionamento in funzione della portata desiderata in ambiente; la portata sarà desunta dalla pressione presente all’interno canali. Le ventilanti sono fatte funzionare insieme e, in caso di blocco di uno dei motori saranno chiuse le relative serrande per migliorare il flusso dell’aria.

Soluzione:  Regolazione UTA con regolatore DDC- mPID4DSP

L’immagine sottostante mostra come sia possibile la gestione completa di una piccola UTA anche solo con un regolatore più piccolo, per esempio il DDC-mPID4 DSP2, mantenendo però grazie al suo ampio numero di ingressi e uscite il controllo della macchina.

Il regolato inoltre presenta a bordo la possibilità di impostare 4 diversi cronotermostati giornalieri e settimanali, che insieme alla sua caratteristica di essere liberamente programmabile, permettono di sfruttare al massimo le caratteristiche dell’UTA per una gestione attenta ai bisogni e ai consumi.

 Nell’immagine di esempio il regolatore presenta:

• Ingresso UI: sonda di temperatura esterna
• Ingresso UI: sonda di temperatura di mandata
• Ingresso UI: sonda di temperatura di ripresa
• Ingresso UI: pressostato differenziale
• Uscita AO: batteria caldo
• Uscita AO: batteria freddo
• Uscita AO: umidificatore
• Uscita DO: serranda aria esterna
• Uscita DO: serranda espulsione
• Uscita DO: serranda recuperatore
• Uscita DO: motori

Con questi controlli l’utente può scegliere che tipo di gestione vuole fare:

• Controllo sulla temperatura ambiente (di ritorno) con limite di mandata
• Controllo solo sull’aria di mandata usando la temperatura della sonda del canale di ritorno come controllo.
• È possibile aggiungere al regolatore una sonda ambiente tipo SND-DSP TH collegata mediante Modbus RS485 per un controllo dell’umidità ambiente.

 Il sistema di regolazione è gestito da un controller DDC-mPID4 DSP, il quale coordina e controlla i seguenti elementi di campo:

• Comando Caldaia A;
• Allarme Caldaia A;
• Comando Caldaia B;
• Allarme Caldaia B;
• Comando Caldaia C;
• Allarme Caldaia C;
• Temperatura Collettore Caldo.

Al fine di mantenere la temperatura del collettore caldo al setpoint Impostato, il sistema decide il numero di caldaie da far partire attraverso step di temperature impostabili.

Il sistema di gestione fa si che, oltre alla gestione delle partenze di una o più caldaie alla volta, al fine di soddisfare la Temperatura di Collettore, vi sia una “rotazione” mensile fra le varie caldaie:

• 1° Rotazione: Caldaia A – Caldaia B – Caldaia C;
• 2° Rotazione: Caldaia B – Caldaia C – Caldaia A;
• 3° Rotazione: Caldaia C – Caldaia A – Caldaia B.

Con questo tipo di gestione si garantisce un’usura uniforme delle caldaie evitando che sia sempre la stessa Caldaia a partire per prima (facendo così più ore di funzionamento).

Nel caso però una caldaia si trovi in una condizione di allarme attiva viene automaticamente “esclusa” dalla sequenza di accensione e fatto in modo che al suo posto parta quella che sarebbe partita successivamente.