Temat: Narzędzia: Sterownik systemów VAV - VC Oprogramowanie wykorzystywane w technologii LonWorks - pakiet LonMaker, urządzenia magistralowe technologii LonWorks stanowisko laboratoryjne. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie Studentów z funkcjonalnościami automatyki budynkowej standardu LonWorks, w szczególności sterownika VC oraz z oprogramowaniem LonMaker na bazie stanowiska laboratoryjnego wyposażonego w urządzenia współpracujące w standardzie LonWorks. Wstęp W ćwiczeniu wykorzystany jest zestaw laboratoryjny umieszczony na płycie montażowej. Skład się z: Sterownika oświetlenia VC Modułu wejść/wyjść DIGIO/T Czujki ruchu Czujnika temperatury Czujnika zawartości CO2 w powietrzu Czujnika ciśnienia Przycisku podwójnego Modułu interfejsu USB FT/TP Wentylator Rozmieszczenie elementów pokazano na rysunku 1.
Rys 1. Stanowisko laboratoryjne rozmieszczenie elementów. Ćwiczenie Nawiązanie połączenia z interfejsem sieciowym. 1. Interfejs U10 należy podłączyć do portu USB komputera. 2. Należy przetestować interfejs U10 przy pomocy aplikacji LonWorks Interfaces. 3. W oknie aplikacji należy wybrać zakładkę USB. Zostaną wyświetlone tam aktualnie podłączone interfejsy sieciowe.(rys 2.) 4. Do identyfikacji interfejsu służy przycisk Wink. Jego naciśnięcie spowoduje 1 sekundowe zaświecenie diody SVC na danym module interfejsu sieciowego. 5. Po identyfikacji interfejsu sieciowego należy go przetestować. Służy do tego opcja Test. Na ekranie zostanie wyświetlone nowe okno za pomocą którego można wykonać wewnętrzny test interfejsu. Następnie należy nacisnąć przycisk Comm a następnie przycisk ServicePin na dowolnym urządzeniu podłączonym do sieci. Spowoduje to wysłanie wiadomości z neuron ID. Każdy odebrany pakiet powoduje mignięcie diodą RX na interfejsie U10.
Rys 2. Okno programu LonWorks Interfaces Utworzenie nowego projektu sieci LonWorks. 1. Należy otworzyć pakiet LonMaker. 2. W polu Network Name należy wpisać nazwę projektu. Upewnić się że opcja Show all options jest zaznaczona. Następnie kliknąć Create project. Nazwa sieci powinna być stosunkowo krótka i nie zawierać znaków specjalnych, np. Zadanie1, ProjIRC. 3. W pierwszym z wyświetlonych okien kreatora sieci Network Wizard można opcjonalnie uzupełnić opis projektu sieci (Network description), nie należy jednak zmieniać pola Network database path. Zmiana może skutkować problemami z uruchomieniem innych programów dla sieci Lon oraz przy przenoszeniu projektu na inny komputer (przy pomocy kopii zapasowej). Kliknąć przycisk Dalej >". 4. Jeżeli interfejs sieci jest podłączony do komputera, zaznaczyć Network attached. Z listy wybrać prawidłową nazwę interfejsu. 5. Zaznaczyć opcję OnNet. 6. Jeżeli jest zaznaczona odznaczyć opcję Register all new plugins when re-opening this drawing. Jeśli w grupie Pending" występują inne wtyczki niż Echelon LNS Report Generator", Echelon LonMaker Browser", Echelon LonMaker XML interface", zaznaczyć je i kliknąć Remove". Nie zaleca się rejestrowania wtyczek niepotrzebnych w danej konfiguracji. Zaznaczyć opcję Skip..." i kliknąć przycisk Finish". 7. Na ekranie zostanie wyświetlone okno z obszarem roboczym. Na rysunku znajduję się tylko interfejs sieciowy oraz kanał komunikacyjny. 8. Standardowa wielkość obszaru roboczego wystarcza jedynie na dodanie kilku urządzeń i bloków funkcyjnych. Wygodnie jest na początku zwiększyć obszar roboczy. W tym celu:
z menu File programu Microsoft Visio wybrać opcję Page Setup. Następniew zakładce Page Size wybrać Pre-defined size: Metric (ISO) Al: 841mm x 594 mm, aby powiększyć również ramkę rysunku, należy przełączyć się na stronę bloków tytułowych (kliknąć na zakładkę Title Blocks" pod rysunkiem, nad belką statusu okna programu Visio) i powtórzyć powiększanie strony tytułowej, tj. z menu File wybrać Page Setup i w zakładce Page Size wybrać Pre-defined size: Metric (ISO) Al: 841mm x 594 mm, w ostatnim kroku należy przenieść tabelkę w prawy dolny róg rysunku, aby wrócić na rysunek projektu, należy kliknąć na zakładkę z nazwą podsystemu Subsystem 1" po lewej stronie zakładki Title Blocks" Dodanie urządzeń do projektu komisjonowanie 1. Do nowoutworzonego obszaru roboczego należy dodać urządzenia. W tym celu z palety Basic Shapes należy przeciągnąć ikonkę Device na obszar roboczy. Na ekranie pojawi się nowe okno (Rys. 3). Należy wpisać nazwę urządzenia w Device Name, (np. DIGIO1) zaznaczyć opcje Create new device template, commision device i kliknąć Dalej. Rys. 3. Okno Device 2. W następnym kroku kreatora należy wskazać ścieżkę dostępu do pliku XIF. Pliki XIF znajdują się na pulpicie w folderze ABIS. Należy wskazać XIF urządzenia DIGIO/T.
3. Aby urządzenia były częścią projektu należy im nadać adres logiczny. Proces ten nazywa się komisjonowanie. Jeżeli we wcześniejszym kroku zaznaczyliśmy opcję commision device, kreator przejdzie bezpośrednio do procesu komisjonowania. 4. Komisjonowania można dokonać przy pomocy ServicePinu lub poprzez podanie nueron ID urządzenia. W tym kroku wykorzystamu ServicePin, więc należy zaznaczyć tą opcję w kreatorze. 5. W następnym oknie należy zaznaczyć State: Online. 6. Po pojawieniu się nowego okna należy przycisnąć ServicePin na urządzeniu DIGIO/T. Jeżeli proces komisjonowania przebiegł prawidłowo na obszarze roboczym pojawi się zielona ikona symbolizująca nasze urządzenie. Dodanie bloków funkcyjnych 1. W celu dodanie bloku funkcyjnego z palety Basic Shapes należy przeciągnąć ikonę Funkctional Block na obszar roboczy. 2. W nowym oknie (Rys. 4) należy wybrać urządzenie (Device: Name) którego blok funkcjonalny chcemy wstawić (Functional Block: Name). Zaznaczyć opcję Create all network variable shapes. Należy wstawić bloki funkcjonalne odpowiadające WE1, WE2 oraz AND.
Rys. 4. Okno wstawiania bloków funkcjonalnych 3. Wykonać połączenia pomiędzy zmiennymi sieciowymi bloków WE1 i WE2 a blokiem AND. Połączenia wykonuje się przy pomocy narzędzia Connector Tool. 4. Włączyć narzędzie Browse. Aby to zrobić trzeba kliknąć prawym klawiszem na urządzeniu i wybrać Browse. 5. Włączyć opcję Monitor All On. 6. Zaobserwować działanie przycisków oraz zmiany na wyjściu bloku funkcyjnego AND. Zadania do samodzielnego wykonania 1. Dodać do projektu sterownik oświetlenia VC. 2. Dodać do projektu bloki funkcjonalne: Urządzenie DIGIO: IN2, IN3, AND, OR, RS Urządzenie IRC: VC, OccuSens 3. Przetestować działanie bloków funkcjonalnych OR, AND oraz RS wykorzystując do tego przyciski i obserwując efekt w narzędziu Browse Sterowanie siłownikiem i wentylatorem z wykorzystaniem sterownika SKD Rys. 5. Sterownik VC Sterownik VC przeznaczony jest do zastosowania w systemach typu VAV systemach ze zmiennym przepływem powietrza. Sterownik może pracować w systemach jedno i dwuprzewodowych. Zgodność ze standardem LonMark pozwala na bezproblemową współpracę z urządzeniami różnych producentów. Sterownik posiada:
2 zestawy złącz dla regulatorów VAV zasilanie, sygnał sterujący i sygnał zwrotny 2 wejścia uniwersalne. wejście dla obwodu czujek ruchu. 1. Do nowego projektu należy dodać urządzenia: DIGIO/T, sterownik VC, czujnik temepratury, czujnik ciśnienia. Podczas komisjonowania czujnika temperatury i ciśnienia nalży wybrać opcję Manual, zamiast ServicePin W polu neuron ID należy podać 0486A0E80200 czujnik temperatury 04E497BA0200 czujnik ciśnienia 2. Dodać bloki funkcjonalne Urządzenia VC: VC,OccuSens, AO[0] Czujnik temeperatury: TempSensor Czujnik ciśnienia: PressSensor DIGIO/T: DO[2], DO[3], DI[2], DI[3], RS 3. Załączenie wentylatora odbywa się poprzez sterowanie dwoma przekaźnikami. Cewki przekaźników podłączone są do wyjść urządzenia DIGIO/T. Wentylator posiada dwa biegi (szybszy i wolniejszy). Schemat połączeń przekaźników przedstawiony na rysunku 6. Rys. 6. Schemat połączenia przekaźników. 4. Jeden z przycisków (DIOGIO/T,we 2) należy połączyć ze zmienną RSS[0] (RSswitch) 5. Wyjście nvorsq[0] łączymy z wyjściem DO[2] (DIGIO/T) 6. Drugi przycisk łączymy ze zmienną nvirsr[0] W tym momencie można uruchomić pierwszy bieg wentylatora i wyłączyć go. 7. Załączenie drugiego biegu powinno być możliwe tylko gdy pierwszy jest aktywny. W tym celu należy dodać do projektu blok funkcyjny AND (DIGIO/T). 8. Do wejść bloku AND połączyć przycisk uruchamiający pierwszy bieg oraz zmienną potwierdzającą pracę pierwszego biegu (nvorsq[0]). Wyjście bloku AND połączyć ze zmienną nvirss[1]. Do zmiennej nvirsr[1] podłączyć przycisk wyłączający wentylator.
Ponowne naciśnięcie przycisku w trakcie pracy wentylatora na biegu nr. 1 spowoduje załączenie drugiego biegu. Wykonane połączenia powinny wyglądać jak na rysunku 7. Rys. 7. Schemat połączeń 9. Sterowanie regulatorami VAV odbywa się w kilku trybach. Wybór trybu odbywa się poprzez nadanie odpowiedniej wartości zmiennej SCPTdefItBehave. Sterowanie w zależności od zapotrzebowania powietrza do wentylacji ogólnej. {10,1} W tym trybie interpretowany jest stan obecności z czujki ruchu. Jeśli wykryto obecność na VAVy wydawana jest zwiększona wartość przepływów powietrza. W przypadku braku obecności, na VAVy wydawana jest zmniejszona wartość przepływów powietrza. Sterowanie ilością powietrza w funkcji zajętości pomieszczenia. {20,1} W tym trybie sterujemy przepływem powietrza w zależności od aktualnego stężenia CO2 w pomieszczeniu. Jeśli zmierzony poziom CO2 przewyższa zdefiniowaną wartość progu stężenia, wówczas wydawane są zwiększone wartości przepływów powietrza. Sterowanie w zależności od zapotrzebowania powietrza do wentylacji ogólnej oraz temperatury w pomieszczeniu {30,1} W tym trybie sterujemy przepływem powietrza w zależności od aktualnej temperatury w pomieszczeniu. Jeżeli zmierzona wartość temperatury przewyższa sumę temperatury powietrza nawiewanego i wartość dużej histerezy temperatury wydawane są zwiększone wartości przepływów powietrza. Sterowanie ilością powietrza w zależności od odciągów miejscowych oraz wskazań czujnika różnicy ciśnień, - {40,1} W tym trybie sterujemy przepływami powietrza dla VAVów w zależności od stanu załączenia odciągów miejscowych a także aby utrzymać w pomieszczeniu odpowiednią różnicę ciśnień. Sterowanie ilością powietrza w zależności od odciągów miejscowych oraz wskazań czujnika temperatury {50,1}
Sterowanie w tym trybie składa się z dwóch etapów. Pierwszym z nich jest sprawdzenie czy temperatura zmierzona znajduje się w odpowiednim zakresie. Drugi etap polega na obliczeniu bilansu uwzględniającego przepływy z załączonych odciągów miejscowych oraz korekt od nawiewów i odciągów załączonych na stałe. Sterowanie ilością powietrza w zależności od odciągów miejscowych oraz wskazań jakości powietrza w pomieszczeniu {60,1} Ten tryb również składa się z dwóch etapów. W pierwszym porównujemy aktualną wartość stężenia CO2 z wartością progu stężenia. Drugi etap polega na obliczeniu bilansu uwzględniającego przepływy z załączonych odciągów miejscowych oraz korekt od nawiewów i odciągów załączonych na stałe. Tryb ekonomicznego wydatku uruchamianay zmienną ncieconomode (wartość {100, 1}) Do trybu ekonomicznego wydatku można przejść z dowolnego wcześniej ustawionego trybu. W trybie tym VAVy wyzerowywane są zmniejszonymi wartościami przepływów powietrza. 10. Wybrać tryb pracy {10,1} 11. Wyjście nvovavoutput połączyć z siłownikiem (AO[0]). 12. Realizacja funkcji czujki ruchu odbywa się przy pomocy bloku OCCSens. Czujka podłączona jest do urządzenia IRC. Należy je dodać do projektu. Z bloków funkcjonalnych sterownika IRC należy dodać DI[6]. połączyć go ze zmienną nvidiginput (OccSens). Następnie zmienną nvooccup ze zmienną nvioccupancy (VC). 13. Na zmiennych ncigenairexchin i ncigenairexchout definiujemy zwiększone wartości przepływu. Należy ustawić je na 500. 14. Na zmiennych nciecoairexchin i nciecoairexchout definiujemy zmniejszone wartości przepływów. 15. W przypadku wykrycia ruchu sterownik zacznie wydać zwiększone wartości przepływów. Można zaobserwować ruch siłownika. Czas podtrzymania obecności ustawiamy na zmiennej SCPTmanOvrTime. Ustawić minimalną wartość 1 min. W przypadku nie wykrycia ruchu i po minięciu czasu podtrzymania obecności sterownik zacznie wydawanie zmniejszonych wartości przepływów. 16. Wybrać tryb pracy S-CO2 {20,1} W tym trybie wydawanie zwiększonych wartości na VAVy jest zależne od poziomu zawartości CO2 w powietrzu. Do odczytu poziomu zawartość CO2 służy przepływowy czujnik CO2. Jest on podłączony do uniwersalnego wejścia analogowego. By sterownik VC mógł poprawnie zinterpretować sygnał przychodzący z czujnika, należy go przekonwertować i nadać odpowiedni typ. 17. Dodać blok AI[2] (czujnik CO2), oraz blok konwertera CONV. Połączyć blok AI z konwerterem (nvipercent).
Zmienne nciminimum i ncimaximum określają zakres konwersji naszych danych. Ustawiamy go na 0-1000. By nadać odpowiedni typ zmiennej wyjściowej, należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na nvovalue i wybrać Change Type. Z listy wybieramy typ SNVT_ppm (Rys. 8.). Rys. 8. Okno wyboru typu zmiennej 18. Zmienną nvovalue połączyć z nviairquality. 19. Zwiększony wydatek jest wydawany dopóki zmierzony poziom CO2 nie spadnie poniżej wartości zdefiniowanej w nciairqualityset. Zwiększone przepływy zdefiniowane są na zmiennych ncihiairexchin i ncihiairexchout. Ustawić je na wartość - 700 Wówczas zaczynają być wydawane nominalne wartości zdefiniowane na zmienneych ncigenairexchin i ncigenairexchout. W celu zaobserwowania reakcji sterownika na wskazania czujnika CO2, należy modyfikować limit zawartości dwutlenku węgla (nciairqualityset). Należy wprawadzić kilka wartości mniejszych i większych od aktualnych wskazań czujnika (nviairquality) i obserwować ruch siłownika oraz wartości wydawane przez sterownik (nvovavoutput). 20. Wybrać tryb pracy S-T {30,1}. W tym trybie sterujemy przepływem powietrz w zależności od aktualnej temperatury w pomieszczeniu. Do bloku VC należy dołączyć wskazania czujnika temperatury.
Dodać blok funkcyjny TempSensor i połączyć go ze zmienne nvicurrtemp. 21. Jeżeli zmierzona temperatura nvicurrtemp przewyższa sumę temperatury powietrza nawiewanego i wartość dużej histerezy temperatury (nvicurrcenttemp + SCPTtemperatureHysteresis[1]) lub jest ona mniejsza niż różnica temperatury powietrza nawiewanego i wartości dużej histerezu temperatury (nvicurrcenttemp - SCPTtemperatureHysteresis[1]), wówczas wydawane są na VAVy zwiększone przepływy zdefiniowane na zmiennych ncihiairexchin oraz ncihiairexchout. Zwiększony wydatek wydawany jest dopóki zmierzona temperatura nie wejdzie w zakres (nvicurrcenttemp - SCPTtemperatureHysteresis[1],nviCurrCentTemp + SCPTtemperatureHysteresis[1]), wówczas zaczynają być wydawane nominalne wartości zdefiniowane na zmienneych ncigenairexchin i ncigenairexchout. 22. Zmienną nvicurrcenttempp ustawić na wartość 25. 23. Należy modyfikować zmienną SCPTtemperatureHysteresis[1] tak aby aktualnie zmierzona temperatura raz znajdowała się w w/w zakresie a raz nie. Obserwować ruch siłownika oraz wartości wydawane przez sterownik (nvovavoutput). 24. W tym momencie wykonane połączenia powinny wyglądać jak na rysunku 9. Rys. 9. Schemat połączeń zmiennych 25. Wybrać tryb pracy S-DCO2 {60,1} Tryb ten składa się z dwóch etapów. W etapie pierwszym następuje porównanie aktualnej zawartości stężenia CO2 z wartością progu SCPTlimitCO2 stężenia. Jeśli wartość zmierzona przewyższa wartość progu, to do dalszych obliczeń wykorzystywane są wartości zwiększonych przepływów powietrza ncihiairexchin
oraz ncihiairexchout w innym wypadku wykorzystywane są nominalne wartości przepływów powietrza ncigenairexchin oraz ncigenairexchout. Drugi etap polega na obliczeniu bilansu uwzględniającego przepływy z załączonych odciągów miejscowych oraz korekt od nawiewów i odciągów załączonych na stałe (zmienne nciflowoutcorr i nciflowincorr). Obliczony bilans wraz z wartościami przepływów zdeterminowanymi w kroku pierwszym są następnie wykorzystywane do obliczenia wartości przepływów jakie będą wydawane na VAVy, aby zachować wymagane warunki w pomieszczeniu. W pierwszej kolejności sterowany będzie przepływ nawiewu (nvovavoutput1) a wywiew (nvovavoutput2) pozostaje na poziomie ustalonym wcześniej. Jeśli okaże się że wartość przepływu powietrza nie można zbilansować nawiewem, wówczas odpowiednio regulujemy również wywiew tak, aby osiągnąć wymagany bilans. 26. Należy zasymulować dwie sytuacje: przekroczony próg zawartości CO2 nieprzekroczony próg zawartości CO2 W obu przypadkach należy nadać zmiennym nciflowoutcorr i nciflowincorr kilka różnych wartości (niekoniecznie równe). Następnie należy obserwować zmiany na zmiennych nvovavoutput1 oraz nvovavoutput2.!!!ważne!!! 27. Po zakończeniu ćwiczenia należy zdekomisjonować wszystkie urządzenia.