Kompleksowe systemy sterowania i monitoringu obiektów

Gdańsk 05.12.2006
Temat: Kompleksowe systemy sterowania i monitoringu obiektów
chłodniczych: budowa + działanie + przykłady zastosowania
Wykonał:
Kolasa Adam
SMiUChiK
sem IX
1
Zakres pracy:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Wstęp
Struktura systemu NEWEL 2
MoŜliwości systemu NEWEL 2
MoŜliwości sterowania
Monitorowanie działania urządzeń w instalacji
Zastosowanie NEWEL2
Literatura
2
-3-3-6-6-9-11-11-
1. Wstęp
Coraz bardziej zaostrzające się regulacje prawne odnośnie przechowywania Ŝywności
podczas całego łańcucha chłodniczego, wymusza coraz częściej stosowanie wyrafinowanych
systemów sterowania i monitorowania pracą urządzeń chłodniczych. Dlatego montuje się
sterowniki zwiększające zakres wykonywalnych funkcji jednocześnie zmniejszające gabaryty
i awaryjność urządzeń.
Wraz z rozwojem techniki komputerowej nowoczesne systemy sterowania
umoŜliwiają szybki dostęp z komputera posiadającego internet lub modem do wybranego
sterowanego elementu w instalacji, wgląd do jego parametrów pracy i zapisanych danych.
Systemy sterowania pracą urządzeń chłodniczych obok funkcji podstawowych –
regulacja wartości zadanych, mają za zadanie automatyczne przekazywanie informacji o
pracy urządzeń poprzez linie telefoniczne, komunikatami SMS, emailem, przez internet do
centrali serwisowej. Rozwiązania takie zostały podyktowane potrzebą zwiększenia
bezpieczeństwa składowanych towarów w instalacjach chłodniczych.
Kontrola nad funkcjami takimi jak: regulacja temperatury, ciśnienia czynnika
chłodniczego, uruchamiania i kontroli procesów odszraniania, automatycznej zmiany wartości
temperatury w zaleŜności od pory dnia, kontroli stanu zaszronienia parownika, ilości i
kolejności włączania spręŜarek, przypisana została układom mikroprocesorowym.
Przykładem kompleksowego zastosowania automatyki w chłodnictwie jest system
sterowania i monitoringu NEWEL 2. Podstawowymi elementami systemu są elektroniczne
sterowniki wykorzystujące mikroprocesorowe układy sterowania. Mogą one zarządzać
procesami w układach chłodniczych oraz pełną regulacją klimatu.
W układach chłodniczych, komorach, mroźniach, przechowalniach, magazynach system
NEWEL 2 steruje:
•
•
•
•
•
•
temperaturą,
ciśnieniem skraplania i parowania,
zmianą punktu pracy w zaleŜności od pory dnia,
wilgotnością względną powietrza,
przesyłaniem danych ze sterowanego obiektu do centrali serwisowej,
zgłaszaniem alarmu o nieprawidłowej pracy urządzeń.
2. Struktura systemu NEWEL 2
2.1 Jednostka centralna DI 48 oraz panel sterująco – odczytowy LN 31
Do jednostki centralnej DI 48 podłączane są bezpośrednio poprzez sieć BUS 485
wszystkie sterowniki z magistrali, a jednostka rozpoznaje je dzięki numerom fabrycznie
nadanym przez producenta i trybów pracy w jakich sterowniki zostały zaprogramowane przez
uŜytkownika, natomiast panel sterująco – odczytowy LN 31, stosowany jest w przypadku
braku stanowiska komputerowego i wyposaŜony jest w wyświetlacz ciekłokrystaliczny z
przyciskami umoŜliwiającymi programowanie parametrów pracy sterowników podłączonych
do jednostki centralnej oraz odczyt zarchiwizowanych danych w formie tabeli lub wykresu.
3
Rys.1 Jednostka centralna - DI 48 oraz panel odczytowy - LN 31
2.2 Sterownik DI 24
Stosowany do regulacji uniwersalnej, temperatury, wilgotności, ciśnienia skraplania,
gazów szkodliwych, przeznaczony jest do montaŜu modułowego w szafkach sterowniczych.
Rys.2 Sterownik DI 24
4
2.3 Sterownik DI 22
Stosowany w chłodnictwie do regulacji temperatury, płynnej regulacji otwierania i
zamykania zaworów z wyjściem proporcjonalnym 0-10 V, przeznaczony jest do montaŜu
panelowego.
Rys.3 Sterownik DI 22
2.4 Sterownik DI 21
Stosowany dla chłodnictwa do regulacji temperatury, przeznaczony do montaŜu modułowego
na szynie w szafkach sterowniczych.
Rys.4 Sterownik DI 21
5
2.5 Sterownik DI 90
Jest to moduł internetowy umoŜliwiający monitorowanie i sterowanie pracą instalacji
przez internet, sieć LAN, Ethernet; montowany w szafce.
3. MoŜliwości systemu NEWEL 2
Do systemu NEWEL 2 moŜna podłączyć wiele urządzeń wykonawczych takich jak:
•
•
•
•
•
•
•
wentylatory,
zawory elektromagnetyczne,
grzałki urządzenia odszraniającego,
czujniki temperatury,
czujniki wilgotności,
czujniki stęŜeń gazów,
przetworniki ciśnienia.
Na podstawie sygnałów wejściowych, pochodzących z czujników oraz programu
zawartego w pamięci sterowników ustawiane są sygnały wyjściowe dla urządzeń
wykonawczych. Kontakty beznapięciowe C1, C2 mogą informować o pozostawionym świetle
w komorze, niedomkniętych drzwiach, sygnalizować poziom czynnika chłodniczego w
zbiorniku, zmieniać wartość nastawionego punktu pracy, itp.
4. MoŜliwości sterowania
4.1 Programowanie sterowania komór
Tryb regulacji umoŜliwia sterowanie temperaturą w komorach, pomieszczeniach przy
zastosowaniu tradycyjnych bądź elektronicznych zaworów rozpręŜnych. Do sterowników
mogą być podłączane trzy czujniki temperatury. Odpowiednio: jeden (czujnik A) do pomiaru
temperatury w pomieszczeniu, drugi (czujnik B) do pomiaru temperatury parownika, trzeci
(czujnik C) jest instalowany opcjonalnie i moŜe być wykorzystany jako drugi pomiar
temperatury w pomieszczeniu. Sterowniki dodatkowo są wyposaŜone w dwa wejścia cyfrowe,
do których moŜna podłączyć styczniki zwierne dla sygnalizacji dodatkowych funkcji (otwarte
drzwi, wyłączenie urządzenia, przesunięcie punktu pracy, ręczne odszranianie). Podczas
programowania sterowników istnieje moŜliwość wprowadzenia kalibracji czujników pomiaru
temperatury.
6
Rys.5 Sterowanie układem chłodniczym.
MoŜliwe jest ustawienie kilku trybów pracy wentylatora (włączony przez cały czas,
wyłączany podczas odszraniania, włączany razem z zaworem elektromagnetycznym,
sterowany czujką parownika). Sterowniki w celu ograniczenia zuŜywanej energii elektrycznej
posiadają specjalną funkcję przesuwania punktu pracy (wartości zadanej), w zaleŜności od
zaprogramowanej pory dnia.
Programować moŜna takie parametry jak: temperaturę, procesy odszraniania,
przesunięcie punktu pracy, granice alarmów, funkcję kalendarza tygodniowego pracy
urządzenia oraz polecenia przez nas zdefiniowane (wyłączenie jednostki, praca ciągła,
odszranianie ręczne).
4.2. Sterowanie pracą spręŜarek
NEWEL 2 moŜe sterować pojedynczymi spręŜarkami, zespołami spręŜarek o tej samej
wydajności o róŜnych wydajnościach i stopniach spręŜania oraz z płynną regulacją obrotów
poprzez falownik.
W trybie pracy „regulacja niskiego ciśnienia” do sterowania spręŜarkami, do
sterownika są podłączane odpowiednio: czujnik niskiego ciśnienia z sygnałem wyjściowym 4
¸ 20 mA oraz zabezpieczenia urządzeń wyjściowych (czujniki termiczne, czujniki zaniku
fazy, czujniki wartości szczytowej). Jeden sterownik moŜe obsługiwać do trzech spręŜarek
7
Rys.6 Sterowanie zespołem spręŜarek
JeŜeli wymagana jest większa ilość spręŜarek wówczas naleŜy sterowniki
odpowiednio ze sobą połączyć. Sterownik pracuje na zasadzie ciągłego pomiaru ciśnienia
chłodniczego i porównywania wartości zmierzonej z granicami strefy neutralnej. W
przypadku przekroczenia granic strefy neutralnej sterownik włącza lub wyłącza kolejną
spręŜarkę. Sterownik moŜe obsługiwać spręŜarki o róŜnej wydajności. Podobnie jak podczas
regulacji temperatury tak samo i tu występuje moŜliwość dokonania przesunięcia punktu
pracy.
4.3 Sterowanie pracą wentylatorów skraplacza
W trybie pracy „regulacja wysokiego ciśnienia” - sterowanie pracą wentylatorów
skraplaczy, podłączony jest czujnik wysokiego ciśnienia, który moŜe przetwarzać wartość
ciśnienia na temperaturę czynnika chłodniczego przepływającego przez skraplacz - opcja do
wyboru w sterowniku.
8
Rys.7 Sterowanie zespołem wentylatorów skraplacza.
Tryb pracy z regulacją prędkości obrotowej powoduje, Ŝe praca skraplacza staje się
bardziej stabilna, a występujące przeregulowania są minimalne, jak równieŜ zwiększa się
oszczędność energii elektrycznej zuŜywanej przez silniki elektryczne.
9
5. Monitorowanie działania urządzeń w instalacji
5.1. Schemat struktury monitorowania
Rys.8 Schemat strukturalny sieci Newel 2
5.2. Odczytywanie i zapisywanie danych
Dzięki monitoringowi instalacji poprzez jednostkę centralną DI-48 dane ze
sterowanego obiektu zapisywane są na twardy dysk komputera oraz przetwarzane i
prezentowane.
Dane zapisane w ten sposób moŜna w dowolnej chwili obejrzeć i wydrukować w
formie zestawień tabelarycznych lub wykresów graficznych.
10
Szybkie uzyskanie zestawień zapisanych parametrów z instalacji, w prosty sposób
informuje o stanie urządzeń oraz długości czasu pracy poszczególnych elementów. Znacznie
ułatwia to diagnozowanie i pozwala zapobiec powstaniu awarii.
Jednostka centralna posiada pamięć własną, w której zapisuje i przechowuje dane z
całej instalacji. Całą konfigurację instalacji wraz z danymi moŜemy skopiować na dysk,
zarchiwizować, a w przypadku awarii komputera szybko zainstalować wraz z
oprogramowaniem. Panel LN – 31 umoŜliwia na wyświetlaczu podejrzenie w formie wykresu
graficznego lub tabeli danych z pamięci jednostki centralnej.
W zaleŜności od stopnia rozbudowania instalacji i częstotliwości zapisów (minimalna
wartość zapisu co 1 minutę), jednostka centralna, po zapełnieniu pamięci własnej, będzie
automatycznie przesyłać dane do obsługującego komputera na twardy dysk.
Dane te moŜna wówczas archiwizować, podglądać na monitorze, a wykres z dowolnie
wybranego przedziału czasu wydrukować.
W przypadku, gdy istnieje potrzeba podglądu danych z krótkiego przedziału
czasowego (kilka ostatnich godzin), a czas automatycznej transmisji danych do komputera
jeszcze się nie rozpoczął, wówczas ręcznie wywołuje się polecenie transmisji danych na dysk
komputera.
5.3. Alarmy
W momencie połączenia się z instalacją, wybrania monitorowanego układu czy danej
jednostki (sterownika) pojawiają się komunikaty ostatnich alarmów jakie wystąpiły na
instalacji.
Wyświetlane teksty komunikatów alarmów moŜna definiować według naszego
wyboru, nadawać im odpowiednie priorytety.
Z komunikatów alarmów uzyskiwane są niezbędne informacje dotyczące awarii: daty i
godziny, co w wielu przypadkach ułatwia ustalenie przyczyn powstanie awarii. Informacje o
alarmach moŜna takŜe wydrukować.
6. Zastosowanie NEWEL 2
System Newel posiada szeroki zakres zastosowań w automatyce chłodniczej,
począwszy od regulacji wartości temperatury panującej wewnątrz budynków, komór
chłodniczych, mebli przez regulację ciśnienia, wilgotności, automatyczne inicjowanie procesu
odszraniania, automatyczne przesuwanie punktów pracy w zaleŜności od pory dnia, po
przesyłanie danych do centrali serwisowej i zawiadamianie o awariach w instalacjach.
7. Literatura:
Chłodnictwo & Klimatyzacja nr 5/2004
http://www.systherm.pl/monitoring.html
11