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파크호텔 비츠나우의 지능형 빌딩 제어

PC 및 BACnet 기반의 빌딩 자동화가 유서 깊은 벽 뒤에서 효율성 및 편안함을 향상시키다

루체른 호숫가에 위치한 파크 호텔 비츠나우는 유서 깊은 건물을 최첨단의 전체 빌딩 자동화와 결합시켰다.

스위스, 루체른 호숫가에 위치한 110년 된 복합 건물에 자리한 파크 호텔 비츠나우는 유서 깊은 장소를 현대적 5성급 특급 호텔이 제공하는 설비 및 다양한 서비스와 결합시켰다. BACnet으로 네트워크화된100개 이상의 내장 PC로, Beckhoff의 고급 빌딩 자동화는 호텔 및 이벤트 손님의 편안함을 최대화시키면서, 복잡한 빌딩 운영의 효율적인 구성을 주로 담당한다.

기술적인 빌딩 인프라를 최신 표준으로 끌어올린 3년 반 동안의 대대적인 수리 작업 후, 파크 호텔 비츠나우는 2013년 3월 다시 문을 열었다. 그 건물(4개의 ‘houses’로 세분화됨)과 빌딩 자동화의 복잡성은 광범위한 서비스에서 나타난다. 음악, 극장 및 금융 갤러리를 포함하여 6가지 주제로 된 ‘galleries’에 있는 47개의 스위트룸 및 많은 행사장뿐만 아니라, 2개의 식당, 30,000병의 와인을 저장한 6개의 와인 셀러 및 대형 스파 공간이 추가되었다. 심지어 병원 운영도 이 시설에 통합되어 있다.

객실 및 빌딩 자동화의 다양한 기능

Beckhoff의 PC 기반 제어는 스위스의 시스템 통합 업체 Panthek이 구현한 기술적인 빌딩 인프라의 2차 영역에서 모든 기능의 기반이 된다. 더 높은 수준의 빌딩 경영 시스템뿐만 아니라 난방 및 환기용 주 시스템에 연결되어 있으며, BACnet/ IP 서버 및 클라이언트로서 작동하는 Intel Atom 프로세서(1.1 GHz)를 탑재한 108 CX5010 내장 PC는 필요한 데이터 통신을 제공하고 자동화 업무를 제어한다. 이는 개별 스위트룸에만 제한된 것이 아니라 각 층의 배전기 및 2개의 기상관측소뿐만 아니라 2개의 호텔 식당 및 스파/의료 지역을 포함한다.

객실 자동화의 범위 내에서, 조명, 블라인드, 에어컨 및 스위트룸 제어기는 개별적으로 적용될 수 있다. 게다가, 특히 욕실에는 바닥 및 거울 난방 스위치가 있다. 주로, 4개의 조명 효과 -즉, 조명 시나리오 ‘어둠’, ‘중간’, ‘밝음’ 및 ‘끄기-는 객실에서 선택될 수 있다. 추가적인 특별 색채 효과는 예를 들어, 바(bar)나 스파의 휴게실에서 사용된다. 조명은 PC 기반 제어 시스템에 연결된 KL6811 버스 단말기를 통해 DALI 표준을 사용해서 제어된다.

더 높은 수준의 반응은 호텔 예약 시스템을 통해서 가능하다. 손님이 도착하기 24시간 전에, 객실은 에너지 필요 없음 모드에서 편안 모드로 바뀐다.

예를 들어, 적당한 온도가 설정되고 물 공급 밸브가 열리게 된다. C6920 제어 캐비닛 산업용 PC에서 작동하는 TwinCAT 데이터베이스 서버 및 TwinCAT FIAS 서버를 통해서 제어 기술에 연결된 예약 시스템은 몇몇 스위트룸의 풀링(pooling)을 또한 가능하게 해준다. 이를 위해, 연결 문이 자동적으로잠금해지되며, 전화, 초인종 및 마스터 스위치가 그에 맞춰 작동된다.

마찬가지로, 2개의 기상관측소의 정보는 중앙에서 평가된다. 정보는 여러 가지 가운데서 강한 돌풍이 불 경우 차양을 접고, 비가 올 경우 창문을 닫는데 사용된다. 그럼에도 불구하고, 손님들의 개별 취향을 위해 충분한 자유재량이 남아 있다. 수평 차양이 안전을 이유로 접혔지만, 추가적인 수직 블라인드가 객실 자동화를 통해서 작동될 수 있다. 개별 파사드의 자동 차광은 내장 PC을 탑재한 기상관측소의 부가기능이다.

PC 기반 제어의 가장 큰 장점 중 하나는 시스템 개방성이다. 파크 호텔 비츠나우가 지정한Modbus RTU 객실 센서의 완벽한 통합은 아무 문제가 없었다.

모듈 I/O 시스템에 의한 개방성 및 유연성

100개 이상의 내장 PC 및 약 90개의BK9100 Ethernet TCP/IP 버스 커플러는 파크 호텔 비츠나우에서 대략 10,000개의 I/O 데이터 포인트를 획득한다. 총 1,600개 이상의 버스 단말기가 그들에게 연결되어 있다. 이것들은 많은 것을 포함한다.

-KL1408 또는 KL2408 8-채널디지털입력 및 출력 단말기 (24 V DC),

-KL2761 1-채널보편적인 조광기 단말기 (230 V AC, 600 VA),

-저항감지 센서를 위한 KL3208 8-채널 HD 아날로그 입력 단말기,

-KL3464 또는 KL4408 8-채널아날로그입력 및출력 단말기 (0-10 V)

-무엇보다 Modbus 객실 센서를 위한 121개의 KL6041 시리얼 RS485,

-제어 요소를 위한 112개의 KL6301 EIB/KNX 버스 단말기 및

-202개의 KL6811 DALI/DSI 마스터및전력 공급 단말기.

이 모든 정보는 각 층의 배전기에 모이서 내장 PC에 의해 거기서 처리된다. 따라서 CX5010 천장, 바닥 및 특별한 팬 컨벡터(팬 코일)을 통해서 객실의 공기를 조절하는 열펌프가 공급하는 온수의 배급뿐만 아니라, 온수 소독을 위한 저온 살균 기능과 같은 모든 기능을 는 하나의 통로로 제어한다.

또한 PC 기반 제어의 개방성 및 유연성은 몇몇 서브시스템을 BACnet 네트워크 제어 기술에 간단히 통합할 수 있다는 사실에서 드러난다. 예를 들어, KNX를 사용해서 모든 제어 버튼을 간단하게 통합할 수 있었다. 파크 호텔 비츠나우가 지정한 객실 센서 -환기 조절뿐만 아니라 온도 및 습도를 위한 -는 Modbus RTU를 통해서 연결된다.

역으로, 오디오/비디오 시스템이 Modbus TCP/IP를 통해 환경과 통신하는데 사용되었다. TwinCAT 자동화 세트 및 적절한 보충제를 사용해서, 소프트웨어 측면의 이 모든 것을 저렴하게 구현하는 것이 가능했다.

TwinCAT FIAS 서버 및 TwinCAT 데이터베이스 서버를 통해 전체 빌딩 자동화의 필수 구성요소인 호텔 예약 시스템에도 똑같이 적용된다.

(왼쪽부터) Panthek의 프로젝트 매니저인 Andreas Hutter, Beckhoff 스위스의 빌딩 자동화 영업 관리자인 Daniel Rothenberger가 층 배전기 앞에 서 있다.

TwinCATBACnet/IP로 복잡한 시스템의 간단한 제어

TwinCATBACnet/IP를 탑재한 내장 PC는 BACnet 표준 ISO 16484-5:2010의 모든 요구사항을 실행하며, 따라서 시스템 및 빌딩의 벤더-스패닝(vendor-spanning)자동화를 위한 확장 가능한 제어 플랫폼을 제공한다.

BACnet 빌딩 제어기의 요건 이상으로 수많은 추가 기능이 구현되었다.

TwinCAT 시스템 매니저에서 BACnet 프로토콜의 통합과 함께, 하나의 도구로 I/O 버스 단말기 및 BACnet 장치를 효율적으로 구성하는 것이 가능하다. 추가적으로 ‘자동 매핑’ 기능이 프로그래밍 노력과 개발 시간을 줄여준다.

많은 부가 기능이 Beckhoff의 BACnet 빌딩 제어(BBC) 장치의 필요한 상호 운용성 기능 블록을 보충한다. 따라서 그 중에서도 타이머 스위치 스케줄 및 동향 객체(trend object)가 만들어 질 수 있으며, 심지어 나중에 BACnet 객체의 동적 생성에 의해 구성될 수 있다.

분산 클럭은 지원 클라이언트 및 마스터 기능의 도움으로 동기화할 수 있다. BBMD (BACnet Broadcast Management Device) 서비스는 분산 네트워크에서의 사용을 위해 TwinCATBACnet/IP에 통합되었다. 원격 및 타사 장치의 통합은 클라이언트 기능의 관점에서 특히 편리하다.

특히 빌딩 경영 시스템 및 Sauter의 주 시스템이 통신을 위해 BACnet 표준을 사용하기 때문에, 파크 호텔 비츠나우에서 이 기능을 아주 효율적으로 구현하는 것이 가능했다. Panthek의 프로젝트 매니저인 Andreas Hutter에 따르면, 자동화 기술의 연결이 아주 단순하며, BACnet/ IP를 통한 연결이 기존 Modbus TCP/IP 커플링보다 훨씬 명확하고 자기 서술적(self-descriptive)이다. 각각의 CX5010가 본질적으로 BACnet이 가능하다는 사실이 또한 문제를 단순화한다.

KL6811 버스 터미널을 통해서 통합된 PC 제어 및 DALI 통신 표준으로, 조명은 예를 들어, 스파에서 특별한 색채 효과와 함께 포괄적으로 제어할 수 있다.

자동 매핑에 의한 편리한 BACnet 솔루션

프로젝트 구현의 단순화는 자동 매핑 기능의 작지 않은 부분에 기인한다. BACnet 환경에서 데이터는 항상 객체 및 속성을 통해 표현된다. 이것은 메모리 상태(변수) 및 하드웨어 입력/출력과 PLC 상수에도 똑같이 적용된다.

결국, 이것은 BACnet에서 보여져야 하는 PLC 실행시간의 모든 PLC 상태뿐만 아니라, I/O 시스템의 모든 하드웨어 단말기가 BACnet 객체에 의해 매핑되어야 함을 의미한다.

TwinCATBACnet/IP로써 이것은 자동 매핑에 의해 편리하게 실행된다.

이는 BACnet 객체를 연결하는데 필요한 작업을 상당히 줄여준다. “우리는 이 복잡한 프로젝트를 위해 재사용이 가능한 프로그램을 작성했습니다. 그러므로 약 60개의 스위트룸이 모든 같은 프로그램으로 제어되며, 따라서 우리는 BACnet이 단지 중앙의 TwinCAT 시스템 매니저에서가 아니라 개별 프로그램에서 직접 구성될 수 있다는 사실로부터 많은 이익을 얻습니다. 시스템 매니저에서는 단지 개별 장치만 생성되며, 그 밖의 모든 것은 개별 제어 프로그램을 통해서 이루어집니다”라고 Andreas Hutter는 설명한다.

Beckhoff 스위스의 빌딩 자동화 영업 매니저인 Daniel Rothenberger는 추가적인 고려사항에 대해 언급한다. “BACnet는 철학이나 인식의 변화를 필요로 하기 때문에, TwinCATBACnet/IP가 수많은 기능 및 템플릿을 사용해서 엔지니어링을 용이하게 한다는 것이 특히 중요합니다. 실변수는 기존 제어기 프로그램에서 사용되는 반면, 최소/최대값과 같은 ‘현재 값’을 가진 BACnet 객체에는 추가적인 속성이 있습니다. 시스템 통합자는 먼저 이것에 익숙해져야 하며 TwinCATBACnet/ IP은 여기에 최적의 지원을 제공합니다.”