ENGINEERINGNET.BE - Festivalbezoekers konden er op twee schermen volgen hoe zonnepanelen en batterijen de zone van elektriciteit voorzagen. Met de mooie en moderne lay-out van die schermen was niet meteen duidelijk dat het om een industriële visualisatietoepassing ging. De software die gebruikt werd, was de gloednieuwe TwinCAT HMI van Beckhoff Automation.
Pukkelpop werkt nu al een aantal jaren samen met de UCLL om projecten rond duurzaamheid uit te werken voor het festival. Een belangrijk thema hierin is energie. Vlak bij de ingang stond een solar flower opgesteld, een toestel met zonnepanelen in de vorm van een bloem die zich naar de zon richt om een maximale energieopbrengst te bekomen.
Daarnaast was er een mobiele unit met 12 bijkomende zonnepanelen. Beide installaties leverden alle elektriciteit die in de zone rond duurzaamheid verbruikt werd. Stationaire batterijen zorgden voor een buffer tussen productie en verbruik, zodat de zone ook ’s avonds gewoon bleef functioneren zonder een beroep te moeten doen op het stroomnet of een generator.
“Het visuele aspect is belangrijk omdat we in de eerste plaats jongeren willen sensibiliseren”, zegt Thomas Hendrickx. Hij is lector bij de UCLL en projectleider voor de activiteiten van de hogeschool op Pukkelpop. “Bezoekers zien de installatie maar krijgen ook inzicht in hoeveel stroom er opgewekt wordt, hoeveel er opgeslagen wordt in de batterijen en wat het actuele verbruik is. Zo kan men ervaren wat er met alternatieve energie mogelijk is.”
De mobiele unit met zonnepanelen die UCLL zelf bouwde, past helemaal in dat plaatje. De unit zal het jaar rond gebruikt worden voor demonstraties en workshops, maar de hogeschool wil de unit ook te huur aanbieden voor buurtfeesten en jeugdkampen. De unit heeft dus een educatieve functie maar is tegelijk ook een milieuvriendelijke oplossing die voor reële toepassingen gebruikt kan worden.
Ingebouwde batterijen
“De unit heeft drie rijen van telkens vier zonnepanelen die los van elkaar gekanteld kunnen worden”, legt Jan Elsen, lector en onderzoeker van de expertisecel Energy uit. “Dat kantelen is in de eerste plaats een praktische oplossing om de unit, die op een aanhangwagen gebouwd is, te kunnen vervoeren. Maar het heeft ook een didactisch nut omdat studenten daardoor het verschil in energieopbrengst kunnen analyseren.”
Om dat mogelijk te maken heeft elk segment dus ook zijn eigen omvormer die gelijkstroom levert op 48 Volt, waarmee de ingebouwde batterijen gevoed kunnen worden. Aan de andere zijde is er een invertor die wisselstroom op 230 Volt levert. Indien gewenst kan hieraan ook een generator gekoppeld worden, waarbij de school dan wel resoluut kiest voor een generator op bio-olie.
In cijfers: de unit van de UCLL levert 3 kW nominaal vermogen en heeft een opslagcapaciteit van 8,8 kWh. De solar flower kan 2,5 kW piekvermogen leveren en bevat voor 70 kWh aan batterijen. Beide installaties samen leverden voldoende energie om de volledige zone van de UCLL van stroom te voorzien.
Festivalbezoekers konden er onder meer hun mobiele telefoon opladen. Er was een Think Tank met een uitgebreid programma aan lezingen, er waren 3D printers die gerecycleerd plastic van de vorige editie van het festival hergebruikten en er was een Dance Battle waarin twee groepen het tegen elkaar konden opnemen door op speciale tegels de kinetische energie van hun dansbewegingen in elektriciteit om te zetten.
Webgebaseerde user interface
Op de infostand van de UCLL waren twee visualisatieschermen waarop alle cijfers over energieproductie, opslag en verbruik getoond werden. Het is daar dat bezoekers inzicht kregen in wat er vandaag met zonnepanelen mogelijk is. Wat echter niet meteen opviel, was dat de schermen gerealiseerd werden met industriële visualisatiesoftware. De layout van de schermen was zeer modern met knoppen en grafieken die eerder aan hedendaagse webtoepassingen dan aan machinesturingen deden denken.
De reden hiervoor is te zoeken in TwinCAT HMI, de nieuwe visualisatiesoftware van Beckhoff Automation. Voor het project op Pukkelpop kon de UCLL als een van de eerste aan de slag met een beta versie van de software die later dit jaar officieel in België op de markt komt.
“De mooie lay-out is iets wat direct opvalt, maar het is vooral de gebruiksvriendelijkheid die het verschil maakt”, zegt Jordi Daenen. Hij is net afgestudeerd in energietechnologie en maakte zijn Bachelor proef bij Beckhoff Automation waar hij de software gebruikte voor het ontwikkelen van grafische user interfaces voor gebouwautomatisering.
TwinCAT HMI is een web gebaseerde toepassing die gebruik maakt van HTML5, JavaScript en CSS3 om user interfaces te bouwen. De runtime toepassing draait op een PC of een PC-gebaseerde controller. Het raadplegen van de schermen kan vanop eender welke browser, dus ook die van een tablet of smartphone. Door responsieve pagina’s te bouwen, passen de interfaces zich bovendien automatisch aan aan de grootte en de resolutie van het scherm waarop ze geraadpleegd worden.
Meer configureren dan programmeren
Voor de toepassing op Pukkelpop werd gebruikgemaakt van twee laptops om de grafische schermen aan te sturen. De schermen werden hier via HDMI rechtstreeks aangesloten op de laptops waarop TwinCAT 3 en TwinCAT HMI draaiden.
Jordi Daenen: “Onze mobiele unit en de solar flower hebben elk een Victron sturing met een internetverbinding. Dat Wifi signaal wordt door de laptop opgepikt. Via Modbus TCP kan TwinCAT 3 zeer eenvoudig alle variabelen van de installaties uitlezen. De PLC (TwinCAT 3) vraagt om het kwartier alle data op. Die gegevens worden in arrays geplaatst waarin we alle historische data bijhouden zodat we in de visualisatie eenvoudig grafieken kunnen genereren.”
De uitwisseling van data tussen de TwinCAT sturing en de HMI gebeurt via ADS, de neutrale databus van Beckhoff Automation. Die zorgt voor volledige transparantie zodat TwinCAT HMI op elk moment de actuele waarden van de sturing ziet zonder dat hiervoor iets geprogrammeerd of geconfigureerd moet worden.
“Het ontwikkelen van de schermen gebeurt net als het programmeren van de sturing in Visual Studio”, legt Jordi Daenen uit. “Voor het ontwikkelen van de HMI is dat meer een kwestie van configureren dan programmeren. Men kan zeer eenvoudig knoppen en andere elementen die op de schermen moeten komen, naar de gewenste positie slepen en dan verder configureren, zowel wat uitzicht als functionaliteit betreft. De designsoftware maakt op basis daarvan zelf de HTML5, JavaScript en CSS3 code die later in de runtime versie gebruikt wordt.”
Toekomstgerichte oplossing
In de software wordt een hele reeks componenten aangeboden waarmee de gebruiker direct aan de slag kan. Het weergeven van de actuele waarden voor energieproductie en consumptie gebeurde bijvoorbeeld in gekleurde velden met elk een eigen label, wat standaard componenten zijn in TwinCAT HMI.
De grafieken die de evolutie van deze meetwaarden weergaven, werden door Jordi zelf geprogrammeerd in JavaScript. Ook zij krijgen hun meetwaarden via ADS van een runtime versie van TwinCAT. Een van de voordelen van HTML5 is dat de schermen zichzelf automatisch aanpassen indien er nieuwe meetwaarden zijn, maar ook indien de vormgeving aangepast wordt in de design software.
In deze toepassing draaiden TwinCAT 3 en TwinCAT HMI telkens op dezelfde laptop, maar dat mogen ook verschillende PC’s zijn die via ADS met elkaar communiceren. TwinCAT HMI kan trouwens ook via OPC UA, BACnet of een hele reeks andere protocols communiceren met controllers en andere “providers” van data.
De grootste flexibiliteit zit echter aan de kant van de gebruiker. Op Pukkelpop werden grote schermen rechtstreeks op de laptops aangesloten, wat uiteraard een valabele oplossing is. In industriële toepassingen zal allicht ook vaak gebruik gemaakt worden van panels die op een PC aangesloten zijn.
Maar dankzij het webgebaseerde karakter van TwinCAT HMI kunnen de schermen op eender welk device geraadpleegd worden. Het enige wat de gebruiker hiervoor nodig heeft is een browser en een (beveiligde) netwerktoegang tot de server waarop TwinCAT HMI draait.
Op die manier kunnen meerdere clients toegang krijgen tot de visualisatie en in real-time de gegevens van een proces opvolgen. De moderne layout, flexibiliteit en hoge graad van configureerbaarheid maken van TwinCAT HMI een toekomstgerichte oplossing waarmee de meest gebruiksvriendelijke user interfaces ontwikkeld kunnen worden.
door Erwin Vanvuchelen, Beckhoff Automation
Lees méér over: BeckhoffVoor meer informatie:
Beckhoff Automation bvba
Klaverbladstraat 11 b2/2 - 3560 Lummen
Tel. +32 (0)13 25 22 00
www.beckhoff.be
Bericht van de redactie: dit is een ingezonden mededeling, die mogelijk niet vrij is van commerciele invloeden. De verantwoordelijkheid voor de verstrekte technische en andere gegevens berust volledig bij de vermelde leverancier of fabrikant.
