System sterowania ogrzewaniem kościoła
Panel HMI do sterowania ogrzewaniem kościoła

System sterowania ogrzewaniem kościoła powinien zapewnić możliwość elastycznego sterowania wieloma elementami grzejnymi wchodzącymi w jego skład. Manualne przełączniki wypierane są przez nowoczesne rozwiązania, pozwalające na wydawanie poleceń za pomocą ekranu dotykowego. Choć jest to zastosowanie nietypowe, bardzo dobrze w roli nadrzędnego elementu sterującego sprawdzają się panele operatorskie HMI. 

Budowa systemu sterowania ogrzewaniem kościoła

Do budowy elektrycznego systemu ogrzewania kościoła wykorzystane zostały promienniki podczerwieni. Zaletą tych urządzeń jest bardzo szybkie uzyskiwanie efektu grzewczego w porównaniu ze standardowymi kaloryferami. Promienniki zostały zainstalowane w bezpośredniej bliskości ławek kościelnych. Ze względu na różną ilość ludzi pojawiających się w kościele, system ogrzewania został podzielony na cztery sekcje. 

Schemat systemu sterowania ogrzewaniem kościoła bazujący na panelu operatorskim HMI

Do sterowania pracą urządzeń grzewczych zastosowaliśmy jednofazowy sterownik mocy RP1 firmy LUMEL. Pozwala on na liniowe sterowanie mocą rządzeń grzewczych o prądzie wyjściowym do 125 A. Zaletą urządzenia jest bogaty zestaw sygnałów wejściowych, obejmujący wszystkie standardowe sygnały analogowe stosowane w automatyce. Do zadawania wartości sygnału sterującego wykorzystaliśmy moduł ośmiu wyjść analogowych SDM-8AO firmy Aspar. Urządzenia zostały skonfigurowane do pracy z sygnałem prądowym 0-20 mA. Do zarządzania systemem ogrzewania wykorzystaliśmy panel operatorski Astraada HMI firmy ASTOR, z ekranem dotykowym o przekątnej 4,3” i rozdzielczością 480×272 pikseli. Panel ten posiada między innymi port komunikacji RS485 i drivery komunikacyjne Modbus RTU Master. Dzięki temu moduł ośmiu wyjść analogowych podłączyliśmy do panelu operatorskiego.

Oprogramowanie panelu operatorskiego HMI

Najważniejszym elementem systemu sterowania ogrzewaniem kościoła jest oprogramowanie z intuicyjnym interfejsem użytkownika. Przygotowaliśmy różne wersje sterowania ogrzewaniem. Najprostsze rozwiązanie, to oddzielne uruchamianie każdej sekcji ogrzewania z pełną mocą (sterowanie typu włącz-wyłącz). Przewidzieliśmy także interfejs pozwalający na uruchamiania ogrzewania w sposób skokowy, z możliwością wybrania jednego z trzech poziomów mocy grzania: 33%, 66% i 100%. Rozwiązanie takie pozwala na dopasowanie mocy grzania np. do położenia danej sekcji względem wejścia do kościoła. Na przykład sekcja 4 grzeje z mocą 100% – ze względu na wpadające zimne powietrze z zewnątrz. Sekcje 2 i 3 grzanie z mocą 66%, a sekcja 1 – jedynie  z 33% mocy maksymalnej. Zastosowaliśmy intuicyjny interfejs użytkownika, w którym wyższa moc grzania jest prezentowana na przyciskach z użyciem szerszych elementów graficznych i większego nasycenia koloru czerwonego.  

System sterowania pozwalający na skokowe sterowanie mocą ogrzewania w kościele

Przewidzieliśmy również bardziej elastyczny sposób sterowania mocą grzania każdej z czterech sekcji. Użytkownik ma możliwość płynnego (liniowego) sterowania mocą w zakresie 0-100% mocy ze skokiem 1% oraz szybkiego włączania i wyłączania danej sekcji. Do zbudowania interfejsu użytkownika wykorzystaliśmy popularny element graficzny przypominający potencjometr suwakowy. Zamiast typowych przycisków do włączania i wyłączania wprowadziliśmy elementy graficzne symbolizujące ławki w poszczególnych sekcjach. Wyłączenie danej sekcji skutkuje usunięciem z ekranu (niepotrzebnego w danym momencie) potencjometru liniowego.

System sterowania pozwalający na płynne sterowanie mocą ogrzewania w kościele

Harmonogram tygodniowy systemu sterowania ogrzewaniem kościoła

Oprócz kilku możliwości sterowania manualnego, dodaliśmy do oprogramowania moduł sterowania czasowego, działający w oparciu o zaprogramowany harmonogram tygodniowy. Rozwiązanie takie najbardziej pasuje do specyfiki funkcjonowania obiektu sakralnego. Ogrzewanie załączane jest w sposób automatyczny, o stałych (zdefiniowanych) porach. Jednocześnie sterowanie manualne pozwala na łatwe załączenie ogrzewania w sytuacjach, które nie zostały ujęte w harmonogramie tygodniowym.

System sterowania pozwalający na zaprogramowanie tygodniowego harmonogramu załączania ogrzewania w kościele

Podstawowy ekran sterowania czasowego wyświetla aktualną godzinę i dzień tygodnia oraz informuje poprzez zapalenie zielonej kontrolki o uruchomieniu ogrzewania dla jednego z zaprogramowanych cykli. Na ekranie znajduje się również 7 przycisków odpowiadających poszczególnym dniom tygodnia. Naciśnięcie przycisku pozwala na przejście do ekranu umożliwiającego zdefiniowanie okresu automatycznego załączenia ogrzewania.    

Ekran wprowadzania danych do systemu sterowania ogrzewaniem kościoła

Dla każdego dnia tygodnia interfejs użytkownika pozwala na zdefiniowanie dla poszczególnych okresów godziny i minuty uruchomienia ogrzewania i jego wyłączenia. W każdym zaprogramowanym okresie jest również możliwe precyzyjne ustalenie procentowej mocy grzania promienników podczerwieni znajdujących się w każdej z 4 sekcji. Zielona kontrolka informuje użytkownika o tym, który z zaprogramowanych okres załączenia jest w danym momencie aktywny. Naciśnięcie przycisku “WYCZYŚĆ” pozwala na usunięcie wszystkich zapisanych przedziałów czasowych w danym dniu.

Oprogramowanie może być rozbudowane o dodatkowe ekrany pozwalające na sterowanie pracą oświetlenia kościoła czy systemu wentylacji. Wygląd wszystkich ekranów systemu sterowania ogrzewaniem kościoła może być dostosowany do indywidualnych preferencji odbiorcy i specyfiki danego obiektu.