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. Wstęp -3-2. Struktura systemu NEWEL 2-3- 3. MoŜliwości systemu NEWEL 2-6- 4. MoŜliwości sterowania -6-5. Monitorowanie działania urządzeń w instalacji -9-6. Zastosowanie NEWEL2-11- 7. Literatura -11-2
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. 2.4 Sterownik DI 21 Rys.3 Sterownik DI 22 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