Laboratorium Systemów Sterowania Przemysłowego i Automatyki Budynków

Profil naukowo-badawczySkład osobowyWydawnictwa książkoweCertyfikaty LonMarkProjekty badawcze realizowane przez pracowników laboratoriumOferta technologicznaWspółpraca z przemysłemDydaktykaAutBudNet - Sieć certyfikowanych laboratoriów oceny efektywności energetycznej i automatyki budynkówOświetlenie uliczne

Profil naukowo-badawczy

W Laboratorium Systemów Sterowania Przemysłowego i Automatyki Budynków, w obszarze systemów sterowania przemysłowego, prowadzone są badania nad otwartymi, rozproszonymi systemami sterowania urządzeń, napędów oraz całych ciągów technologicznych obejmujące opracowywanie algorytmów sterowania tymi urządzeniami i obiektami, implementację tych algorytmów z wykorzystaniem systemów czasu rzeczywistego (np. QNX), środowisk SoftPLC (np. ISaGRAF), systemów SCADA oraz wdrożenia przemysłowe. Prowadzone są także badania dotyczące wymiany danych poprzez informatyczne sieci sterujące ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień bezpieczeństwa i determinizmu czasu wymiany danych. Zespół posiada szereg udanych wdrożeń systemów automatyki w przemyśle hutniczym, cementowym, wapienniczym.

W obszarze automatyki budynków zespół prowadzi badania w zakresie integracji systemów automatyki budynków: oświetlenia, kontroli dostępu, HVAC, instalacji przeciwpożarowej itd. w celu zwiększenia wpływu systemów automatyki i bezpieczeństwa na efektywność energetyczną budynków. Prowadzone są także badania urządzeń automatyki budynkowej w różnych standardach. Zespół zajmuje się także opracowywaniem aplikacji funkcjonalnych dla modułów automatyki budynkowej, opracowywaniem i badaniem algorytmów integracji urządzeń automatyki budynkowej oraz wdrażaniem wyników badań i prac optymalizacyjnych w zakresie podstawowych i zaawansowanych funkcjonalności automatyki budynkowej. W zakresie systemów BMS prowadzone są prace w obszarach: monitoringu i diagnostyki systemu automatyki, analizy jego pracy (w tym również w kontekście zużycia energii elektrycznej) oraz algorytmów nadrzędnego sterowania systemem automatyki budynku ze szczególnym uwzględnieniem możliwości poprawy efektywności energetycznej urządzeń i budynków dzięki zastosowaniu systemów automatyki budynkowej i BMS. W zespole są także prowadzone badania nad sterowaniem oświetlenia przestrzeni publicznych, w tym oświetlenia ulicznego z wykorzystaniem technologii PLC wraz z optymalizacją zużycia energii elektrycznej w tych obszarach.

Wszyscy członkowie zespołu posiadają certyfikat LonMark Certified Proffesional, potwierdzający kompetencje w zakresie technologii LonWorks (PN-EN 14908). Brali udział we wdrożeniach wielu systemów automatyki w budynkach użyteczności publicznej (hotele, budynki biurowe, budynki naukowo-dydaktyczne AGH oraz UJ itp.). Przedstawiciel Laboratorium uczestniczy aktywnie w pracach Polskiego Komitetu Normalizacyjnego oraz Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego w zakresie Systemów Automatyki i Sterowania Budynków oraz Zarządzania Budynkami, a także w zakresie technologii Smard Grid w zastosowaniach budynkowych.

Pracownicy Laboratorium Systemów Sterowania Przemysłowego i Automatyki Budynków prowadzą badania w unikalnym w skali kraju laboratorium pozwalającym na:

  1. badanie zgodności urządzeń i systemów automatyki budynkowej ze standardem LonMark (Laboratorium Zgodności)
  2. badanie urządzeń wykonawczych automatyki budynków (Laboratorium Urządzeń)
  3. badanie wpływu urządzeń i systemów zgodnych ze standardem LonMark na efektywność energetyczną budynków (Laboratorium Wpływu)

Laboratorium to posiada akredytację LonMark International do przeprowadzania egzaminów potwierdzających kompetencje w zakresie technologii LonWorks (Lonmark Certified Professional), a także akredytację do przeprowadzania testów zgodności urządzeń automatyki budynków z wytycznymi LonMark International. W Laboratorium są budowane stanowiska badawcze i dydaktyczne dla różnych standardów automatyki budynkowej. Przewiduje się opomiarowanie zużycia energii w nowych pomieszczeniach laboratoryjnych oraz indywidualnie każdego stanowiska laboratoryjnego, tak by możliwe było wdrożenie zdalnego, sieciowego systemu odczytu wskazań i parametrów z tych liczników. W ten sposób powstanie szkoleniowy system Smart Meteringu. Dzięki temu możliwe będzie zapoznanie się z ideą Smart Meteringu, obserwując jej działanie na przykładzie niewielkiej instalacji.

Skład osobowy

Marian Noga, prof. dr hab. inż., kierownik laboratorium
Grzegorz Hayduk, dr inż.
Marcin Jachimski, dr inż.
Paweł Kwasnowski, mgr inż.
Zbigniew Mikoś, dr inż.
Andrzej Ożadowicz, dr inż.
Grzegorz Wróbel, dr inż.
Jakub Grela, mgr inż.

Wydawnictwa książkowe


Certyfikaty LonMark

Wszyscy pracownicy laboratorium posiadają certyfikaty LonMark Certified Professional:


Projekty badawcze realizowane przez pracowników laboratorium

Granty w ramach 6 Programu Ramowego EU:

Granty finansowane przez MNiSW, NCBiR:

Oferta technologiczna

Współpraca z przemysłem

Wybrane instalacje automatyki przemysłowej w ostatnich latach przy udziale pracowników laboratorium:

Wybrane instalacje automatyki budynkowej zrealizowane w ostatnich latach przy udziale pracowników laboratorium:

Dydaktyka

Przedmioty prowadzone na studiach stacjonarnych I stopnia:

Obowiązkowe

  1. Technika mikroprocesorowa – 3EB
  2. Systemy mikroprocesorowe – 3EB
  3. Podstawy sterowania logicznego – 3EC
  4. Technika mikroprocesorowa – 3EC
  5. Sterowniki przemysłowe – 3EC

Obieralne

  1. Język C++ w programach sterowania – 4E

Przedmioty prowadzone na studiach stacjonarnych II stopnia:

Obowiązkowe

  1. Automatyzacja procesów technologicznych – APIAB
  2. Programowalne systemy sterowania przemysłowego – APIAB
  3. Sieci informatyczne w automatyce budynków i przemyśle – APIAB
  4. Systemy inteligentnych budynków – APiAB
  5. Systemy mikrokomputerowe – APiAB
  6. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego – APiAB

Obieralne

  1. Technologia LonWorks w rozproszonych systemach sterowania
  2. Programowanie sterowników zgodnie z normą IEC 1131-3
  3. Nowoczesne mikrokontrolery w zastosowaniach przemysłowych
  4. Systemy nadrzędne SCADA-HMI i przemysłowe bazy danych
  5. Systemy automatyzacji budynków
  6. Automatyka budynków – implementacja w sieciach inteligentnych

Zrealizowane prace inżynierskie:

2011/12

  1. Projekt stanowiska laboratoryjnego bazującego na systemie rozwojowym z mikrokontrolerem ARM AT91SAM7.
  2. Zastosowanie sterowników PLC w automatyce budynkowej.
  3. Rozproszony układ sterowania PLC – Ethernet.
  4. Rozproszony układ sterowania PLC – MPI.
  5. Analiza możliwości realizacji i stosowania inteligentnego systemu sterowania oświetleniem w oparciu o bezprzewodowy układ ez430-Chronos.
  6. Układ sterowania automatem transportowym z silnikiem krokowym przy użyciu mikrokontrolera ARM.
  7. Stanowisko laboratoryjne do nauki programowania interfejsów szeregowych mikrokontrolerów AVR ATMega.
  8. Mikroprocesorowy sterownik ogrzewania pomieszczenia z możliwością zadawania harmonogramów.
  9. Stanowisko laboratoryjne z modelem windy sterowanej za pomocą sterownika SIMATIC S7–200.

2012/13

  1. Laboratoryjny model umożliwiający demonstrację sterowania windą przy pomocy mikrokontrolera ARM7.
  2. Laboratoryjny model umożliwiający demonstrację sterowania windą przy pomocy mikrokontrolera AVR.
  3. Zintegrowana sieć sterująca dla budynku hotelowego.
  4. Modernizacja systemu sterowania pompowni.
  5. Sterownik PLC w napędzie technologicznym z programową realizacją funkcji obwodu sterowniczego.
  6. Sterownik PLC w napędzie technologicznym z typowym, przekaźnikowym obwodem sterowniczym.
  7. Mikroprocesorowy układ do monitorowania temperatury z czujnikami z interfejsem I2C.
  8. Mikroprocesorowy układ do monitorowania temperatury z czujnikami z interfejsem 1-Wire.
  9. Mikroprocesorowy sterownik oświetlenia synchronizowany sygnałem DCF.
  10. System BMS kontroli klimatu w hali produkcji farmaceutyków.
  11. Uniwersalny węzeł sieci automatyki standardu LonWorks – funkcjonalność i programowanie.
  12. Automatyka budynkowa domu jednorodzinnego w oparciu o przemysłowy sterownik PLC i układy mikroprocesorowe rodziny AVR.
  13. Moduł monitorujący stan pracy instalacji fotowoltaicznej na bazie mikrokontrolera rodziny AVR.
  14. Oprogramowanie układu sterowania manipulatorem o czterech stopniach swobody zrealizowanego przy użyciu mikrokontrolera ARM lub AVR.
  15. Bezprzewodowa komunikacja z termostatycznym układem sterowania ogrzewaniem w automatyce budynków.

Zrealizowane prace magisterskie:

2011/12

  1. Serwer automatyki LINX-100 w automatyce budynku.
  2. Opracowanie i analiza uniwersalnego układu monitorowania sygnałów (loggera) opartego na mikrokontrolerze ARM.
  3. Moduł bezpiecznych wejść / wyjść z komunikacją TCP/IP zrealizowany w oparciu o mikrokontroler z systemem czasu rzeczywistego FreeRTOS.
  4. Problematyka integracji systemów Smart Metering dla różnych mediów dystrybucyjnych z wykorzystaniem sieci kratowych WiFi oraz WiMAX/LTE.
  5. Możliwości oraz ograniczenia zastosowania technologii sieci kratowych WiFi oraz WiMAX/LTE w systemach zdalnego odczytu liczników energii elektrycznej – Smart Metering.
  6. Samoczynny system sterowania produkcją.
  7. Inteligentny, konfigurowalny moduł bezpiecznych wejść/wyjść zbudowany w oparciu o mikrokontroler z systemem czasu rzeczywistego FreeRTOS.
  8. Nadążny układ sterowania ruchomym statywem aparatu fotograficznego na bazie programowalnego mikrokontrolera.
  9. Opracowanie aplikacji i integracja uniwersalnych węzłów sieci LonWorks z interfejsami komunikacji typu FT i PL.
  10. System automatyki budynkowej bazujący na transmisji radiowej - analiza możliwości funkcjonalnych i technicznych.
  11. Zastosowanie profili funkcjonalnych w zintegrowanych systemach automatyki i bezpieczeństwa.

2012/13

  1. Opracowanie, implementacja i badanie bloków funkcjonalnych do obsługi wejść o podwyższonym poziomie bezpieczeństwa dla sterowników PLC.
  2. Opracowanie, analiza i badanie bloków funkcjonalnych różnych typów regulatorów dla sterowników PLC.
  3. Porównanie bezpiecznych, w rozumieniu normy PN-61508, systemów operacyjnych czasu rzeczywistego dla zastosowań przemysłowych.

AutBudNet - Sieć certyfikowanych laboratoriów oceny efektywności energetycznej i automatyki budynków

W ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, w latach 2009–2011, uczestnicy Konsorcjum Naukowo-Przemysłowego Energooszczędnych Technologii Budynkowych Instalacji Elektrycznych (NPETBIE) realizowali projekt naukowo–badawczy zatytułowany „Sieć certyfikowanych laboratoriów oceny efektywności energetycznej i automatyki budynków”. W projekcie uczestniczyły trzy uczelnie: Akademia Górniczo–Hutnicza, Politechnika Poznańska i Politechnika Gdańska oraz dwie firmy: Schneider Electric Polska z Warszawy i ZDANiA Sp. z o.o. z Krakowa. W ramach projektu zrealizowano następujące przedsięwzięcia:

W każdej uczelni biorącej udział w projekcie zbudowano laboratorium, którego działalność jest skupiona wokół innej technologii i zagadnień:

W Akademii Górniczo–Hutniczej, w ramach projektu, zostały przeprowadzone prace adaptacyjne, w wyniku których powstały trzy laboratoria badawcze o łącznej powierzchni użytkowej 244 m2. Wszystkie pomieszczenia laboratoriów zostały wyposażone w instalacje pozwalające na sterowanie i monitorowanie systemu klimatyzacji i ogrzewania, instalacji przeciwpożarowej, instalacji gaśniczej, systemu kontroli dostępu, monitoringu wizyjnego, monitorowanie zużycia energii elektrycznej i cieplnej, monitorowanie instalacji solarnej do podgrzewania wody użytkowej, monitorowanie ogniw fotowoltaicznych. Możliwe jest także sterowanie oświetleniem, zamykanie/otwieranie okien i rolet okiennych.
Instalacje sterujące w laboratoriach zostały wykonane w technologii LonWorks. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie infrastruktury pomieszczeń laboratoriów jako rzeczywistego obiektu badań możliwości i wpływu technologii LonWorks na własności użytkowe i eksploatacyjne budynku.

W poszczególnych pomieszczeniach zostały zorganizowane następujące laboratoria:

Laboratorium Zgodności umożliwia badanie urządzeń i systemów pod kątem zgodności ze standardem stowarzyszenia LonMark. Laboratorium to posiada akredytację stowarzyszenia LonMark International w zakresie certyfikacji produktów i urządzeń pod kątem zgodności z standardem ISO/IEC 14908 (technologia LonWorks) oraz prawo do nadawania certyfikatów testowanym urządzeniom.

Laboratorium Urządzeń zostało wyposażone pod kątem testowania i badania funkcjonalności wszelkich urządzeń związanych z automatyką budynków: sterowników, zadajników i urządzeń wykonawczych. Możliwe jest także badanie możliwości wzajemnej współpracy urządzeń (np. sterownika z urządzeniem wykonawczym) zarówno pod kątem zgodności interfejsu wejść/wyjść jak i oprogramowania sterującego.

Laboratorium Wpływu jest przeznaczone do prowadzenia badań nad wpływem poszczególnych urządzeń oraz całych instalacji automatyki budynków na efektywność energetyczną budynku, oszczędności energii elektrycznej i cieplnej, możliwości poprawy komfortu użytkowania itp.



Więcej informacji na temat laboratoriów można znależć na oficjalnej stronie projektu: http://www.keiaspe.agh.edu.pl/autbudnet

Oświetlenie uliczne

W zespole są prowadzone także prace związane ze sterowaniem oświetleniem ulicznym i przetsrzeni publicznej. Na terenie Akademii Górniczo-Hutniczej, na parkingu pomiędzy pawilonami A1 i A2 została zamontowana instalacja inteligentnego oświetlenia ulicznego (Smart Street Lightning). Do indywidualnego sterowania i monitorowania pracy każdej oprawą wykorzystana jest sieć sterująca w standardzie LON (PN-EN ISO/IEC 14908). Dzięki odpowiednim aplikacjom istnieje możliwość zdalnego dostępu do wszystkich funkcji instalacji poprzez sieć Internet zarówno z komputerów stacjonarnych jak i urządzeń mobilnych.