Rakennusautomaation oppimisympäristön kehitys

Abstract

Opinnäytetyössä perehdyttiin rakennusautomaatioon, erityisesti ilmastoinnin rakennusautomaatioon. Työn tavoitteena oli kehittää koululle rakennusautomaatioon liittyviä kohteita opetuskäyttöön.

Opinnäytetyön toteutukseen löytyi koululta omakotitaloa vastaava pienoismallitalo. Pienoismallitalossa oli ennen työn aloitusta yksinkertainen ilmastointi, oma sähkökeskus sekä lattia- ja patterilämmitykset. Tarkoituksena opinnäytetyössä oli päivittää pienoismallitalon ilmastointi havainnollistamaan ja opettamaan oikean ilmastointikoneen toimintaa.

Pienoismallitalosta löytyvä ilmastointikone päivitettiin uusilla laitteilla, ohjauksilla sekä käyttöliittymällä. Laitteiston lisäyksiin kuului jälkilämmityspatteri, paine-eroanturi, tuloilmasuodatin sekä ilmanvirtausanturi. Ilmastointikoneelle tehtiin uudet ohjaukset Siemensin Step7-ohjelmistolla sekä käyttöliittymä Siemensin WinCC flexible -ohjelmistolla. Ohjelmointiosuudessa ilmastoinnille rakennettiin myös rakennusautomaatio-kirjasto.

Ilmastoinnin ohjauslaitteena toimi Siemens:in S7-315F-2DP-logiikka. Anturietieto liitettiin Beckhoffin hajautetulle I/O:lle. Hajautettu I/O liitettiin logiikalle Profibus-DP -väylän avulla. Käyttöliittymälaitteena toimi PC.

Lopputuloksena opinnäytetyöstä saatiin tavoitteiden mukainen ilmastointikone, joka soveltuu mm. säätötekniikan opetukseen ja ilmastointilaitteiston käyttäytymisen havainnollistamiseen. Työssä käytiin myös läpi säätimien virityksen perusteet sekä viritettiin säätökohteet askelvastekokeiden ja Ziegler-Nichols menetelmien avulla.

The goal of this thesis was to build and develop new teaching tools for building automation. The thesis mainly concentrates on building automation of air conditioning.

The main target of development was small scale model of a house found from the school. Before starting the project the small scale model already had its own air conditioning, heating and electrical supply. The goal of the thesis was to bring the air conditioning closer to match up real life air conditioning machines.

The process of improving the small scale model started from planning the devices we would add and what kind of control methods we would use to adjust the system.

The improvements made in the house were the following: air filter, pressure sensor, airflow sensor and an air heater. New graphical user interface was made to control the air conditioning. Siemens S7-315F-2DP PLC was used to adjust the system and the new graphical user interface was made by using Siemens WinCC flexible.

In conclusion the air conditioning of small scale model can now be used to teach adjustment methods and it can also simulate different kind of situations that can happen in real life. It also goes through many paths that an automation project go es through; designing, building, programming and making of the graphical user interface.