Автоматизація вентиляції і кондиціонування

де Q_м  і Qо- витрата води у подаючій лінії, відповідно масова (кг/год) і об’ємна (м³/год); і₁ і і₂- питома ентальпія відповідно прямої і зворотної води, Дж/кг; с_в- питома теплоємність води, Дж/(кг°С); r-густина прямої води кг/м³ ; t₁ i t₂ - температура прямої і зворотної води,°С.

Прилад, для  вимірювання витрати тепла за одиницю часу, називається тепломіром. Прилад, котрий вимірює витрату і  кількість тепла за деякий проміжок часу t=t₁-t₂ , називається тепломіром з лічильником кількості тепла або просто тепло лічильником. При допомозі лічильника тепла визначають кількість тепла q_к.т в джоулях, отримане споживачем за підзвітний період:

                                                               q_к.т=òqdt

 

3.2.Будова  та принцип роботи теплових  лічильників.

 

Для реалізації алгоритму  обліку тепла, тепломір повинен складатись з давачів температур теплоносія в подаючому і зворотному трубопроводах і також витратомірів теплоносія в подаючому і зворотному трубопроводах, в залежності від типу споживачів тепла, при гарячому водопостачанні також використовується давач температури і витрати холодної води. В якості приладів для вимірювання витрати води використовують тахометричні, електромагнітні індукційні витратоміри, ультразвукові, або метод змінного перепаду тиску. Для вимірювання різниці температур прямої і зворотної води використовують термометри опору або термопари.

Розглянемо  структурну схему сучасного теплолічильника (рис.3.1), що побудований на основі мікропроцесорного  контролера. Вимірювальна система котрого  складається з електромагнітного(індукційного)  витратоміра ВМ, платинових терморезисторів ДТ1 і ДТ2- давачів температури прямого і зворотного потоків і мікропроцесорного обчислювального пристрою МОП. Подаючий трубопровід розміщений між полюсами магніту М, під дією котрого іони рідини віддають заряди вимірювальним електродам Е, створюючи струм, пропорційний швидкості V (витраті) рідини, e=VB/d, де В-магнітна індукція; d- діаметр трубопроводу. Вимірювальний блок ВБ перетворює сигнал, пропорційний витраті, в уніфікований сигнал, що поступає на МОП, куди також поступають сигнали від давачів температури ДТ1 іДТ2. МОП здійснює необхідні обчислення, індикацію і архівування вимірювань. Штриховими лініями показана модифікація тепломіра для відкритих систем теплопостачання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прикладом такого лічильника теплової енергії є САLMEX-U типу VKP, призначений для комерційного обліку спожитої теплової енергії, у відповідності з правилами обліку теплової енергії на промислових об’єктах та об’єктах комунального господарства. CALMEX-U зареєстрований в Державному реєстрі України під номером У671-96. Лічильник теплової енергії відповідає 4 класу точності по OIML 75.

Живлення: батарея (VKP) 3,6В; мережа 220В+(-)10%, 50Гц+(-)2%.

Потужність 2,5 Вт.

Температура оточуючого середовища   0-50^оС

Вологість повітря максимум                 90%

Ступінь захисту                                   ІР 55

Теплоносій                                          вода

Витрата води                                       3-300м³/год (в залежності від

                                                           лічильника води)

Номінальний діапазон температур         5-165^оС

Мінімальна різниця температур             dt мін.=3^оС

Максимальна різниця температур          dt мах.=150^оС

Максимально допустимі похибки:

для       3^оС<dt<20^oC                             1,5%

для       20^оС<dt<150^oC                          1%

Термодавачі опорові                          Pt 500 з опором з’єднувального

                                                            провідника 0,216Ом

Довжина з’єднувального провідника           2,9м-20м(4х0,25мм² зі    

                                                            з’єднувальною коробкою)

Можливість під єднання через M-BUS до РС вищестоящої системи з інтерфейсом RS485, що немало важливе при диспетчеризації мережі.

Тема 4

                              МІКРОПРОЦЕСОРНІ КОНТРОЛЕРИ

 

4.1. Мікропроцесорні   контролери “Реміконт”

4.2. Технічна  реалізація цифрових АСР.

4.3. Супервізорний  принцип регулювання.

 

 

4.1. Мікропроцесорні  контролери “Реміконт”        

          Мікропроцесорні контролери призначені  для автоматизації неперервних, неперервно-дискретних і періодичних технологічних процесів. За їх допомогою можна приймати і перетворювати контрольну інформацію, що надходить від давачів, виробляти керуючі /командні/ впливи і здійснювати взаємодію та обмін інформацією з оператором ТОК.

          Мікропроцесорні контролери для  систем автоматизації за функціональним  призначенням поділяють на три  класи:

  регулюючі  /реміконти/;

  логічні       /ломіконти/;

  дисплеї     /диміконти/;

           Реміконти – це контролери, призначені  для автоматизації ТОК з кількома  регулюючими координатами.

Розглянемо  технічну структуру реміконта Р-130, що є базовим для даної серії.

  Контролер складається з двох частин – постійної (ПК) та змінної. До постійної входить ряд модулів базового комплекту:

ПРЦ – процесор, побудований на базі мікропроцесора К-580 і призначений для керування  роботою всіх блоків Р-100, а також  обробки інформації згідно із заданою програмою.

ОЗП – оперативно-запам’ятовуючий  пристрій, де зберігається інформація, яку може змінювати оператор, а  саме: характеристики алгоритмів регулювання, параметри конфігурації контурів регулювання  та режимів їх функціонування, настроювальні коефіцієнти, значення завдань, тривалість циклу. У цьому модулі зберігається інформація, яка нагромаджується в процесі реалізації алгоритмів регулювання.

ПЗП1,ПЗП2,ПЗП3 –  постійні запам’ятовуючі пристрої. У  модулях ПЗП1, ПЗП2 «зашито» програмне забезпечення контролера, яке містить у собі наступні програми:

• організацію процесу обчислення, регулювання;
• обслуговування панелі оператора та зовнішніх пристроїв;
• тестування та само діагностики.

У модулі ПЗП3 «зашита» програма обслуговування.

МІН-модуль сервісних функцій, дає змогу при допомозі світлодіодних індикаторів вибірково контролювати сигнали на входах - виходах контролера.

МСВ -модуль сигналізації відмов, сигналізує про наявність характерних відмов,  виявлених при допомозі програм діагностики.

ПП - підсилювач потужності, підсилює інтерфейсні сигнали за потужністю.

ПНО - панель оператора, використовується для налагодження контролера.

ШІС - шина інтерфейсних сигналів, служить для зв’язку між модулями комплекту.

ПРК - проектно-компонуючий комплект, містить у собі пристрої зв’язку з об’єктом наступних модифікацій:

АЦП  -аналогово-цифровий перетворювач;

Р12 - гальванічний розділювач вхідних сигналів;

Р21 - гальванічний розділювач вихідних сигналів;

ЦАП - цифроаналоговий перетворювач;

ДЦП - дискретноцифровий перетворювач;

ЦІП - цифроінпульсний перетворювач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пристрої зв’язку  з об’єктом призначені для підключення  давачів і виконавчих пристроїв. Входи розраховані на роботу з наступними видами сигналів:

- уніфікованими аналоговими (0...10В, 0-5 мА, 0-20мА, 4-20мА);

- дискретними (10В, 24В постійного струму).

На виходах  формуються уніфіковані аналогові  сигнали, а також дискретні та імпульсні сигнали типу «сухий контакт».

За допомогою  реміконтів Р-110, Р-120, Р-122, Р-130, Р-132 можна здійснювати локальне одно контурне, каскадне, супервізорне, програмне, багатопов’язане, екстремальне регулювання, а також керування зі змінною структурою.

Вони формують ПІД-закон регулювання, виконують  різні статичні та динамічні перетворення аналогових сигналів, а також обробляють і формують дискретні сигнали.

Сигнали що надходять  на вхід реміконта, при допомозі АЦП  перетворюються у цифрову форму, далі вони обробляються програмно в  алгоритмічних блоках. Вихідні сигнали  алгоблоків при допомозі цифродискретних перетворювачів перетворюються на аналогову, імпульсну, чи дискретну форму та надходять на вихідні кола реміконтів. Усі вихідні кола мають гальванічну розв’язку.

У разі використання реміконтів можливі три варіанти оперативного керування:

- при допомозі панелі керування;

- за допомогою панелі оператора;

- при допомозі дисплейного пульта оператора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Технічна реалізація  цифрових АСР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розглянемо  схему регулювання витрати матеріальних потоків та їх співвідношення (природний газ, паливо, повітря).

Проаналізуємо контур регулювання витрати 1. Витрата, що вимірюється при допомозі звужуючого пристрою FE поз 1-1, дифманометром FT поз 1-2 перетворюється на нормований електричний  сигнал 0-5мА (або 0-20мА, 4-20мА)

і далі надходить  на вхідну гальванічну розв’язку  Р12 реміконта, АЦП і відповідні алгоблоки (АЛГО). В останніх розраховується той  чи інший програмний алгоритм регулювання  і його результат у вигляді  цифрової форми направляється в ЦАП, де він перетворюється у відповідний аналоговий електричний сигнал, який є керуючий. Цей сигнал надходить на пульт оператора в блок ручного керування (РК), а з нього на електропневматичний перетворювач FY поз 1-4. Останній видає нормований пневматичний сигнал який надходить на мембранний, або інший пневматичний виконавчий механізм. Значення витрати матеріального потоку надходить на пристрій контролю (ПК), яким може бути вимірювальний прилад, відео термінал або принтер.

Положення регулюючого  органу (РО) можна контролювати. Для цього на РО встановлюють дискретний елемент ВЕ поз 1-5 з вихідним сигналом типу сухий контакт.

Цей сигнал надходить  на ДЦП, далі у відповідний алгоблок, ЦДП, на пристрій контролю (наприклад  мнемосхему) і сигналізацію.

Співвідношення двох потоків формується при допомозі програмного алгоритму в алгоблоках. При цьому ведучим є потік F1, а веденим - потік F2, потік F1 також стабілізується.

Приведена схема  регулювання належить до режиму безпосереднього  цифрового керування, оскільки керуючі сигнали з реміконта через відповідні перетворювачі, безпосередньо надходять на виконавчі механізми. 

 

Супервізорний принцип  регулювання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Супервізорний принцип регулювання передбачає наявність локальних регуляторів, а роль реміконта полягає в тому, щоб виконувати обробку технологічної інформації, яка надходить від давачів, і формувати завдання для локальних регуляторів.

Супервізорний принцип регулювання цифрової АСР  показано на принципі автоматизації кожухотрубного теплообмінника.

Контур 1 - одно контурна АСР стабілізації витрати потоку Fn.

Контур 2 - каскадна АСР температури Т.

Допоміжною  координатою є витрата теплоносія Fn, регулятор температури ТС формує коректуючий сигнал для регулятора витрати FC.

4.4. Регулюючi прилади  "ПРОТАР-110".

    Регулюючі прилади "ПРОТАР-110"  є представниками регулюючої апаратури нового покоління,  побудованої на базi мікропроцесорної техніки. Принциповою вiдмiннiстю апаратури даного класу вiд її попереднкiв є програмованiсть структури . Це дозволяє суттєво розширити можливості створюваних схем автоматизації, але одночасно потребує нового пiдходу до проектування АСК ТП.

    Регулюючi програмованi  мiкропроцесорнi прилади  “ПРОТАР -110” побудованi на  основi однокристальної мiкро-ЕОМ типу КР 1816  ВЕ 35 (КМ 1816 ВЕ 48).  За своїми функцiональними можливостями можуть замінити комплекс аналогових засобiв автоматизацiї, подiбний до комплексу “КАСКАД-2”.

    Є  двi модифiкацiї приладiв з вбудованим(“ПРОТАР-100”)  та виносним(“ПРОТАР-110”) пультом оператора (див. рис.1),  який має кнопковi замикачi та цифровий iндикатор (дисплей).

    За  функцiональними особливостями i призначенням в приладi видiляють  декiлька апаратних пристроїв: