Автоматизація мікроклімату з використанням програмних контролерів.

Автоматизована система вимірювання температури в пташнику «Каштан-Т» призначена для вимірювання температури в пташинку і зовнішнього повітря. Результати багатоканальних вимірювань висвітлюються цифровими індикаторами, а також можуть реєструватися на папері за допомогою цифродрукуючого пристрою один раз за 1, 2, 4 або 8 год. послідовно у всіх пташниках. На запит оператора можна проконтролювати температуру в будь-якому пташнику.

До складу системи входять: нормуючі перетворювачі з датчиками температури типу ТСМ — для перетворення вихідної величини датчика температури — опору на струм блока живлення, стіл оператора з панеллю керування та електронним блоком, цифродрукуючий пристрій, два адаптери, кабель. Конструктивно вона виконана у вигляді центрального електронного пристрою та периферійних вимірювальних перетворювачів.

Технічна характеристика системи «Каштан-Т».

Кількість пташників, в яких контролюють температуру повітря, - 50шт. Діапазон вимірювання температури повітря в пташнику, -0..+40°С. Кількість точок вимірювання температури з зовнішнього повітря - 1шт. Діапазон вимірювання температури зовнішнього повітря, —40...+40°С. Основна абсолютна похибка вимірювання температури повітря - 1°С. Споживана потужність при напрузі 220 В і частоті 50 Гц, -100Вт .

Контролер для систем припливної вентиляції з водяним калорифером ТРМ 133 має 7 універсальних входів, до яких можна підключати датчики різних типів:

Термометри опору типів ТСП 50П/ 100П/500П/1000П, ТСМ 50М/100М, ТСН 100Н/1000Н; термопари TXK(L), ТХА(К); датчики з уніфікованим вихідним сигналом струму 0...5 мА, 0(4)...20 мА або напруги 0...1 В; датчики положення заслінки (резистівні або струмові).

Універсальні входи використовуються для вимірювання (рис 2.2.19): Тз - температури зовнішнього повітря; Тпр – температури припливного повітря; Тзв - температури зворотної води в контурі теплоносія; Тк₁ – температури в приміщені; Тк₂ - температура приміщення в іншому місці (або для підключення задатчика температури); Дпз - положення заслінки; Двл - вологості (вхід з вбудованим шунтуючим резистором 100 Ом для прямого підключення датчика із струмовим виходом).

Сучасний ефективний алгоритм автонастройки ПІД-регулятора. При автонастройці прилад обчислює оптимальні для даного об'єкту значення коефіцієнтів ПІД - регулюваня. Подальше нескладне ручне підстроювання дозволяє звести до мінімуму перерегулювання.

Контролер має 6 дискретних входів для діагностики справності системи вентиляції і перемикання режимів.

С1 - комутуючий пристрій (таймер, тумблер і т. п.) для дистанційного переходу системи в черговий режим;
С2 - датчик контролю справності припливного вентилятора по потоку повітря;
СЗ - датчик контролю засмічення фільтру припливного вентилятора (витяжного);
С4 - датчик переходу системи в режим захисту калорифера від замерзання;
С5 - датчик пожежної сигналізації;
С6 - датчик контролю справності витяжного вентилятора.

Виходи контролера використовуються для управління вентилятором, жалюзі, калорифером і аварійною сигналізацією. ТРМ133 оснащений наступними вбудованими вихідними елементами: 4 електромагнітних реле з комутуємим струмом 4 А при 220 В для управління жалюзі, вентилятором приточування, КЗР і пристроями аварійної сигналізації; 2 ЦАП 4...20 мА або 0...10 В для управління аналоговим КЗР. При цьому ТРМ133 може управляти засувками як з датчиком положення, так і без нього (по математичній моделі, закладеній в прилад).

Рис 2.2.19. Функціональна схема контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

ТРМ 133 здійснює автоматичний вибір режимів роботи системи припливної вентиляції : підтримка температури повітря приточування (ПІД-регулюваня); прогрів калорифера при запуску системи і при перемиканні режимів; день/ніч (по вбудованому годиннику реального часу); черговий режим (перемикання вручну або по повідомленню про аварію); захист калорифера від замерзання; захист системи від перевищення температури зворотної води по графіку; літній режим.

Завдяки використанню в ТРМ133 ПІД-закону регулювання досягається висока точність підтримки температури припливного повітря і зворотної води. Високу точність забезпечує також сучасний алгоритм автонастройки приладу на об'єкті. Крім того, в ТРМ 133 використовуються декілька контурів ПІД-регулюваня, що дозволяє гнучко настроювати прилад для роботи в різних режимах.

Високу перешкодозахисну безпеку і надійність роботи системи вентиляції під управлінням ТРМ 133 забезпечують: цифрова фільтрація аналогових входів і захист від «брязкоту» дискретних входів; імпульсний широкодіапазонний блок живлення, стабілізуючий параметри контролера; докладна діагностика справності вузлів системи вентиляції і вимірювальних датчиків з видачею аварійних повідомлень на дисплей; наявність режиму "черговий”, в який система переводиться у разі аварії (наприклад, при пожежі).

Крім того, всі основні вузли ТРМ 133 - блок живлення, входи, виходи і модуль інтерфейсу RS-485 - мають високовольтну гальванічну ізоляцію один від одного.

Рис 2.2.20. Приклад використання контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

У ТРМ 133 встановлений модуль інтерфейсу RS-485, організований по стандартному протоколу ОВЕН. Інтерфейс RS-485 дозволяє: конфігурувати прилад на ПК; передавати в мережу поточні значення виміряємих величин, вихідної потужності регулятора, а також будь-яких програмованих параметрів; одержувати з мережі оперативні дані для генерації управляючих сигналів. ТРМ 133 може працювати в мережі тільки за наявності в ній «майстра», функцію якого може виконувати, наприклад, персональний комп'ютер.

Рис 2.2.21. Схема підключень контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

Підключення ТРМ 133 до ПК здійснюється через адаптер ОВЕН АСЗ-м або АС4 (рис 2.2. 21).

При інтеграції ТРМ 133 в АСУ ТП як програмне забезпечення можна використовувати SCADA-систему Owen Process Manager або яку-небудь іншу програму.

Режими роботи контролера.

Регулювання температури припливного повітря в системі з водяним калорифером. Це основний режим роботи ТРМ133. При вході в цей режим прилад відкриває жалюзі і включає припливний вентилятор (рис 2.2.20).

Нагрів припливного повітря. ТРМ133 забезпечує підтримку на заданому рівні температури повітря припливного Тпр за допомогою калорифера. Для цього прилад управляє положенням K3Р, який регулює потік теплоносія, що подається в калорифер.

Прогрів калорифера. Контролер здійснює прогрівання калорифера перед початком роботи, а також після виходу з режимів: ЧЕРГОВОГО, ЛІТНЬОГО або ЗАХИСТУ ВІД ЗАМЕРЗАННЯ. Час прогрівання визначається користувачем, виходячи з експлуатаційних параметрів системи. Для забезпечення максимальної циркуляції теплоносія через калорифер ТРМ формує команду на повне відкриття КЗР. Вентилятор при цьому вимкнений, жалюзі закриті.

Захист від перевищення температури зворотної води, що повертається в теплоцентраль здійснюється залежно від температури зовнішнього повітря відповідно до графіка. Графік зворотної води задається користувачем. Якщо температура Т_ЗВ, виміряна датчиком, перевищує Тзв.мах. прилад перериває управління КЗР по Тпр. і переходить на управління по сигналу розузгодження між поточним значенням Тзв. і обчисленим по графіку Tзв.гр. Після повернення Тзв. в допустимі межі регулювання продовжується по Тпр.

Захист від замерзання води в калорифері. Замерзання води в калорифері загрожує руйнуванням всієї системи. Тому при падінні температури зворотної води Тзв або температури припливного повітря Тпр. нижче за критичні значення ТРМ133 переводить систему в режим "Захисту від замерзання води в калорифері”. Для максимально швидкого підвищення температури ТРМ формує команду на виключення вентилятора, закриття жалюзі і повне відкриття КЗР. Контролер переводить систему в режим "Захисту від замерзання” також при виникненні несправності будь-якого з вхідних датчиків (обрив, коротке замикання) і при спрацьовуванні контактного датчика С4.

Режими ДЕНЬ/НІЧ - перемикання по годиннику реального часу. Для підтримки комфортної температури в приміщенні в денний час і зниження її після закінчення робочого дня (в цілях економії енергії) контролер автоматично перемикає режими ДЕНЬ/НІЧ. Перемикання відбувається по вбудованому годиннику реального часу. При програмуванні задаються дві вставки Тпр - денна і нічна, а також час початку і закінчення робочого дня.

Літній режим. Це економічний режим, оскільки регулювання температури припливного повітря не відбувається. КЗР в цьому режимі повністю закритий і циркуляція води через калорифер припинена. Здійснюється тільки вентиляція приміщення (жалюзі відкриті, вентилятор включений) і діагноста обладнання. ТРМ133 автоматично переводить систему в "Літній режим”, коли температура зовнішнього повітря Тз. стає вище за значення Т вст. літ, заданого при програмуванні приладу. Поріг для відключення "Літнього режиму” також задається користувачем.

Черговий режим. "Черговий режим” передбачений для випадків, коли в роботі вентиляції немає необхідності (нічний час доби, вихідні дні і т. п.). У цьому режимі ТРМ133 закриває жалюзі, вимикає вентилятор і контролює тільки температуру зворотної води по графіку. Перехід в "Черговий режим” здійснюється: дистанційно за допомогою зовнішнього комутуючого пристрою С1; по аварійному повідомленню від датчика контролю справності вентилятора С2 або пожежної сигналізації С5; установкою відповідного програмованого параметра (з клавіатури приладу або з ПК).