展示绿色科技的好处

如果有人告诉你他们要搬进“绿色家园”，你可能不会想到他们的新住所配备了工业级的监控系统。

但是，这些期望可能很快就会改变——这要归功于自动化和控制技术在跟踪节能功能性能方面的成功应用艾尔弗雷德州立大学在纽约西部。

作为该项目的一部分，部署监测和控制系统具有许多优势，包括:

• 向公众展示投资可再生能源项目的影响
• 提供评估长期性能、确定维护需求和最大化项目ROI的有效方法
• 提高项目对学生的教育价值。

艾尔弗雷德州立学院位于纽约韦尔斯维尔，是一所以技术为基础的机构，是纽约州立大学(SUNY)系统的一部分。基于项目的学习是阿尔弗雷德州立大学课程的基石，这一理念导致了这个展示“零能源”之家的建设。

该住宅完全是由学生设计和建造的。主要目标是整合“绿色”建筑和可再生能源系统，并为教育未来的绿色建筑技术劳动力提供平台。该住宅主要由联邦阿巴拉契亚地区委员会(ARC)资助，本质上是一个开放的教室，供学生和公众使用。该住宅还获得了全国住宅建筑商协会的“金牌”认证。

偶然的相遇

该项目的设计和施工阶段在2009年至2011年之间进行。于是，阿尔弗雷德州立大学的教师们开始寻找一种可靠的方法来衡量项目的有效性。“我们设定了具体的目标，知道我们必须监控和衡量我们的结果，”阿尔弗雷德州立大学应用技术学院院长克雷格·r·克拉克(Craig R. Clark)解释说。

有一段时间，这种搜寻似乎毫无结果。然后，负责协调绿色住宅大部分可再生能源系统工作的副教授杰弗里·史蒂文斯(Jeffrey Stevens)参加了一个行业会议，在那里他偶然遇到了戴夫·科斯蒂克(Dave kostik)。

kostik是IMT Solar的自动化工程师，IMT Solar是一家向可再生能源系统用户销售质量控制、测试和测量设备的公司。

IMT Solar的总部位于纽约州的北托纳旺达，距离阿尔弗雷德州立大学大约100英里，这使得在绿色住宅项目上开展合作变得容易。但IMT太阳能公司正在开发的一种特定产品使这种合作关系成为理想的选择。

IMT太阳能公司利用现成的硬件和软件(主要来自西门子工业)开发了一个自动控制和监测能源系统的技术平台。该平台被IMT太阳能公司称为REVTOS，即可再生能源可视化表格操作系统，是为中小型风能和太阳能应用而设计的，但史蒂文斯对REVTOS进行了评估，发现它更适合测量阿尔弗雷德州立绿色住宅能源系统的性能。

该住宅的高端监控系统由纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)资助，学院要求该系统在2012年1月1日之前投入使用。经过艰苦的工作和长时间的工作，目标达到了。

2011年秋天，Alfred State和IMT成立了一家合资企业，并于10月底签署了在绿色住宅中部署REVTOS的合同。“我们知道时间框架将是一个挑战，”史蒂文斯说，“但从一开始就很明显，这个系统将使我们有能力与我们的学生、教师和公众分享有关绿色住宅性能的数据。”

具体来说，除了监测可再生能源系统的性能外，学校还希望监测房屋的一些参数，其中包括墙壁和天花板使用的绝缘技术造成的损失。“他们还希望我们的系统能够模拟实际生活在家中的四口之家的需求，”kostik补充说，“包括控制水流阀，打开和关闭灯，以及模拟白天和晚上的电力负荷变化。”

该住宅的可再生能源系统包括屋顶上的8.8千瓦太阳能电池阵列、2.5千瓦风力涡轮机、

一个提供热水的太阳能热系统，一个3吨重的地热系统，有四个井或“钻孔”，以满足供暖和制冷需求。

通往卓越的门户

目前监控绿色住宅能源系统的REVTOS平台是基于现成的西门子技术。它包括:

• 两个S7-1200 plc安装在独立的控制面板上
• 三个Simatic舒适面板hmi - 1 9英寸。面板，一个12英寸。面板和WinCC advanced RT HMI在23英寸屏幕上运行。电脑。
• 用于以太网网络的Scalance工业以太网交换机
• SmartService Web服务器。

所有元件都通过西门子工程软件包(称为完全集成自动化(TIA)门户)连接。

“这是REVTOS首次同时用于地热和太阳能热系统的监测，”kostik说。“这是我们第一次使用多个plc和不同尺寸的人机界面设备。”

kostik说，使用TIA Portal使IMT Solar能够在极其紧迫的时间内创建一流的系统。该工具允许在PLC中快速进行更改，并立即反映到hmi中的标签。

kostik表示，这款工程软件最重要的功能包括:

• 直觉本能。它易于使用，使IMT Solar的最新工程师无需正式培训即可快速上手。
• 多用户工作能力。两名工程师同时但分开地研究这个系统，然后将他们的工作迅速结合在一起，形成一个结果。
• 异常用户库。以前项目中的工作可以很容易地重用，从而在快节奏的项目中节省可测量的时间。
• 可伸缩性。早期的系统只有一个人机界面和一个PLC。TIA Portal可以快速简单地扩展到Alfred State的三个HMI平台和两个PLC，通过将PLC和HMI代码扩展到多个平台，用户库功能再次节省宝贵的时间。
• 自动缩放功能。当HMI屏幕从一个平台移动到另一个平台时，它们可以自动缩放，再次节省了为三个平台重新缩放图形的工作时间。
• 诊断功能。快速指出任何开发问题区域的能力大大减少了调试程序所需的时间。
• 程序存储/归档容量。将所有plc、hmi和网络中的文件自动保存和归档到一个项目文件夹简化了任务。

最后，IMT Solar将西门子的SmartService Web功能和远程诊断嵌入到HMI设备中，以实现安全可靠的通信和系统交互。因此，具有适当安全访问权限的人员可以登录到人机界面，并从任何地方(在大学内部网内或通过互联网)与绿色家园进行交互，从而将数据带入教室和公众。

“由于TIA Portal中提供的工具，”kostik补充道，“保守估计，我们在PLC代码和HMI开发的纯工程和调试时间上节省了15%。简单地说，“因为软件工具”，我们能够有竞争力地报价并完成这项工作。

收获利益，扩大影响

总的来说，该项目为教育、商业和工业带来了重要的好处:

• 绿色住宅展示了可再生能源的使用，并以可靠的性能数据支持其好处。
• 该项目展示了教育机构如何将其影响力扩展到全国乃至世界各地，开展长期研究，将短期实时数据带入课堂，并教育和培训未来的技术劳动力。
• 这些系统体现了复杂的电子工具的影响，例如基于web的门户软件。

“监控系统确实让人们感到惊讶，”克拉克院长说。“许多人知道我们有一个伟大的绿色家园，具有零能源潜力，但这些屏幕上的可视化使他们对我们在这里所做的事情的理解发生了巨大的变化。

“建造绿色住宅是件好事，但除非你能提供有关其运作方式和自动化方式的确切细节，否则你无法真正向公众或潜在学生推销零能耗住宅的力量。”

David kostik是IMT Solar的销售和工程经理。

有关REVTOS的更多信息，请访问IMT Solar网站;了解更多西门子自动化产品，包括TIA Portal，点击这里．

了解更多关于阿尔弗雷德州立学院绿色家园的信息。

这篇文章出现在六月工业能源管理的增刊控制工程．

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