BACnet Europe

Anwendungen­Solutions
­BACnet­liefert­Daten­der­TGA­am­Fritz-Haber-Institut­BACnet­provides­technical­FM­data­at­Fritz-Haber-Institut
Am Freie-Elektronen-Laser, einem wissenschaftlichen Großgerät des Fritz-Haber-Instituts
der Max-Planck-Gesellschaft, werden Infrastruktur-Daten (Klima, Kühlwasser- und Energieversorgung)
durch das eingesetzte Kontrollsystem per BACnet überwacht und gesteuert.
At the free-electron laser, a large scientific instrument at the Fritz-Haber-Institute of the
Max-Planck-Society, infrastructure data (air, water cooling and energy supply) is monitored
and controlled using BACnet.
Um größere Anlagen für die wissenschaftliche
Forschung nachhaltig einsetzen zu können,
ist heutzutage die Integration der Gebäudeautomation
in die Steuerung und Regelung solcher
Anlagen unabdingbar. Die immer genauer und
mit hoch auflösenden Detektoren arbeitenden
Systeme, in diesem Fall der Freie-Elektronen-
Laser (FEL) des Fritz-Haber-Instituts (FHI) und
die an ihm durchgeführten Experimente, sind
stark von den Umgebungsparametern abhängig.
So ist es z.B. notwendig, die Raumtemperatur
konstant zu halten. Die Messung und eventuelle
Kompensation der absoluten Temperatur ist für
einen reproduzierbaren Betrieb entscheidend.
Permanente Archivierung und Überwachung
Bei den oft im 24-Stunden-Betrieb genutzten
Großgeräten ist eine automatische Archivierung
der Ist- und Sollwerte der Technischen Gebäudeausrüstung
– zusammen mit den gewonnenen
Messdaten und sonstigen Parametern der
Maschine – erforderlich, um bei der späteren
Off-Line-Auswertung eine wissenschaftlich
korrekte Interpretation zu gewährleisten. Qualität,
Temperatur und Durchfluss des Kühlwassers
müssen permanent überwacht werden,
um Schäden bei empfindlichen Anlagenteilen
zu vermeiden und bei Störungen ein rechtzeitiges
kontrolliertes Herunterfahren der Systeme
zu ermöglichen.
Einsatz von EPICS
Für die Steuerung solcher wissenschaftlicher
Experimente und Großgeräte wird an weltweit
über 200 Anlagen das Free and Open-Source
Software-Paket EPICS (Experimental Phy-
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sics and Industrial Control System) eingesetzt.
Der Kern von EPICS besteht aus einer verteilten
Echtzeit-Datenbank mit einer Bibliothek von
Geräte- und BUS-Treibern und einem leistungsfähigen
und robusten Netzwerkprotokoll (Channel
Access). Die darauf basierende große Sammlung
von Tools und Bibliotheken erlaubt den
Aufbau von Kontrollsystemen unterschiedlichster
Größe und Komplexität, von kleinen Messaufbauten
mit einer CPU und wenigen Prozessvariablen
bis hin zu riesigen Beschleunigerkomplexen
mit Hunderten von CPUs und Millionen von Prozessvariablen.
Das EPICS-Paket deckt dabei den
größten Teil der benötigten Funktionalität ab: von
Datenerfassung und Visualisierung, über Archivierung,
schnelle Regelungen und Steuerung
komplexer Abläufe, bis hin zur Anbindung an die
wissenschaftliche Software zur Auswertung und
Modellierung / Simulation.
Control System Studio (CSS) ist ein auf Eclipse-
RCP / RAP basierendes Paket, das umfangreiche
Visualisierungs-Funktionen (Bedienpanels,
X / Y-Graphen, Zugriff auf Archivdaten, Alarm-
Management) innerhalb einer integrierten, einheitlichen
Oberfläche zur Verfügung stellt. Das
MMI des FEL-Kontrollsystems ist als CSS-
Anwendung ausgeführt, die über Channel
Access auf die EPICS-Prozessvariablen zugreift.
BACnet Gateway unter
allen Plattformen nutzbar
Am FHI wird schon seit langem darauf Wert
gelegt, dass sämtliche Anlagen der TGA per
BACnet erreichbar sind. Um nun vom eingesetzten
EPICS-Kontrollsystem über Channel Access
auf die BACnet Datenpunkte zugreifen zu kön-
nen, ist ein Gateway erforderlich. Dieses wurde
von Steven B. Webb vom Oak Ridge National
Laboratory entwickelt und steht allen EPICS-
Nutzern weltweit zur Verfügung. Objektorientiert
in C++ implementiert, ist das BACnet-Gateway
innerhalb von EPICS unter allen Rechner-Plattformen
nutzbar. Die strukturellen Ähnlichkeiten
zwischen der verteilten EPICS-Datenbank und
BACnet führen zu einer robusten und performanten
Implementierung. Am FEL ist das Gateway
auf einem handelsüblichen Hutschienen-PC
mit zwei Ethernet-Anschlüssen und CF-Karte als
Massenspeicher unter Debian-Linux implementiert.
To operate large-scale facilities for scientific
research, integration of technical facility
management data into their control systems has
become mandatory. The use of detectors with
highest sensitivity and resolution levels, in this
case the free-electron laser (FEL) of the Fritz-
Haber-Institute (FHI) and its experiments, introduce
a high influence of environmental factors.
Room temperatures have to be held constant,
and are continuously measured to allow reproducible
experimental conditions.
Permanent archiving and monitoring
24 / 7 operation of the facilities requires archiving
technical infrastructure data – together with
machine parameters and experimental data – for
a scientifically correct off-line analysis and interpretation.
Quality, temperature and flow of cooling
water have to be monitored permanently to
guarantee a safe shutdown of sensitive equipment
in case of problems.
Application of EPICS
EPICS (Experimental Physics and Industrial Control
System) is a free and open-source software
tool-set that is used world-wide in over 200
scientific experiments and large-scale facilities.
The EPICS core consists of a distributed
real-time database with a collection of driv-