Дипломная работа: Проект системы автоматического управления приточно-вытяжной вентиляционной установкой

Контроль работы двигателя

Для контроля работы двигателя устанавливают реле давления, которое меряет наличие перепада давления до и после двигателя. Во время работы двигателя контакт датчика реле давления находится в замкнутом состоянии. В случае остановки двигателя (пропадания напряжения на двигателе и других возможных аварий) контакт датчика реле давления размыкается, и сигнал передается в щит управления.

Контроль температуры воды в обратном трубопроводе

В дежурном режиме воздушный клапан закрыт, вентилятор выключены. Регулирование осуществляется по температуре Тобр, которая поддерживается равной Тобр.зад. При превышении температуры Тобр над заданным значением контроллер переключается на ее регулирование с целью недопущения перегрева воды, возвращаемой в тепловую сеть. Контроль превышения Тобр активизируется с задержкой после включения вентилятора. При снижении температуры Тобр ниже значения Тзмр система переключается в режим прогрева с целью предотвращения замораживания калорифера.

Функции регулирования.

Во время работы системы температура приточного воздуха Tпр.в поддерживается равной заданной 22 °С. Сигнал с датчика температуры

приточного воздуха поступает на вход ПИ регулятора контроллера, который вырабатывает управляющий сигнал на открытие или закрытия клапана. В зимний период работы, подогревая воздух, а в летний охлаждая. Регулирование температуры осуществляется с помощью регулирующего клапана.

автоматизация вентиляция вытяжной регулирование

3.3 Функции измерения

Система автоматики обрабатывает сигналы, поступающие на вход (Тн.в., Тпр.в., Тобр) по заданной программе и формирует сигналы управления и регулирования, а также отображая значение температуры.

3.4 Функции управления

Управление системой осуществляется в ручном режиме с помощью кнопок и переключателей, расположенных на панели управления за дверцей щита и в автоматическом режиме. Управление запуском насосов и двигателей происходит с контроллера при благоприятных параметрах системы.

3.5 Описание функциональной схемы

На функциональной схеме показан принцип автоматизированного управления приточной и вытяжной вентиляции, чертеж ДП АТ061 К897 Э2.

Во время работы системы наружный воздух, через воздухозаборную решетку, поступает в приточную установку, проходит через открытый воздушный клапан, затем через шумоглушитель проходит в секцию карманного фильтра. После этого очищенный воздух проходит через секцию нагрева и в зимний режим работы подогревается до температуры 22 °С. Затем воздух проходит через камеру охлаждения и в летнем режиме работы охлаждается. Дальше воздух попадает в секцию вентилятора, где создается напор и после секции шумоглушителя по воздуховодам попадает в обслуживаемые помещения.

Температура приточного воздуха измеряется датчиком (16а). Измеренная температура передается в щит управления, и контроллер вырабатывает сигнал на запорно-регулирующие клапана (8а, 11а).

В системе предусмотрен контроль засорения фильтра. Когда перепад давления до и после фильтра превысит 100Па датчик (4а) замкнет свои контакты и этот сигнал включит световую сигнализацию и если в течение 72 часов фильтр не почистит или не заменят, остановит систему.

В системе предусмотрена защита калориферов от замерзания. Когда температура воды в обратном трубопроводе снижается ниже 20 °С, сигнал от датчика (5а) поступает в щит управления. Также предусмотрена защита по температуре воздуха после калорифер. Датчик (9а) выработает сигнал при температуре 5 °С который поступит в щит управления. При поступлении одного из сигналов происходит остановка вентилятора, закрывается сблокированный с ним клапан наружного воздуха и полностью открывается трехходовой клапан (8а) для максимального увеличения расхода теплоносителя. Таким образом, движение холодного воздуха прекращается, а циркуляция теплоносителя через калорифер продолжается. Вследствие отсутствия теплосъема, температура охлажденного теплоносителя начинает повышаться. При достижении температуры теплоносителя 50 °С вентилятор включается, клапан наружного воздуха открывается, и работа воздухонагревателя возобновляется.

По датчику температуры наружного воздуха (1а) происходит переключение режимов работы зимний или летний. В зависимости от режима работы воздух либо нагревается или охлаждается. Для регулирования температуры приточного воздуха применяют узел управления подачей теплоносителя в воздухонагреватель. Схема узла управления УУ1 показана на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема узла управления УУ1.

1 – Накладной термостат защиты калорифера от замерзания по воде.

2 – Циркуляционный насос.

3 – Показывающий стрелочный манометр.

4 – Показывающий стрелочный термометр.

5 – Фильтр.

6 – Накладной датчик температуры обратной воды.

7 – Балансировочный клапан.

8 – Отсечной шаровой кран.

9 – Трехходовой клапан с электроприводом.

Вода из теплосети проходит через балансировочный клапан и фильтр и поступает в теплообменник, отдает часть тепла и возвращается в теплосеть. Циркуляционный насос создает подмешивание воды приточной с обратной водой, которая поступает в приточный трубопровод в зависимости от положения регулирующего клапана. Регулирующий клапан увеличивает или уменьшает поступление обратной воды в теплообменник в зависимости от температуры приточного воздуха или температуры обратной воды, которую измеряет накладной датчик температуры. Накладной термостат обеспечивает защиту теплообменника от замерзания теплоносителя. Если температура воды будет ниже 0 °С, то произойдет замерзание теплоносителя и приводит к разрыву трубок теплообменника, который ремонту не подлежит, а замен дорогостоящий.

В летнем режиме работы регулированием подачей холодоносителя применяется узел управления подачей холодоносителя в воздухоохладитель. Узел управления подачей холодоносителя в воздухоохладитель УУ2 показан на рисунке 4.

Рисунок 4 – Подача хладоносителя в воздухоохладитель УУ2.

2 – Циркуляционный насос.

3 – Показывающий стрелочный манометр.

4 – Показывающий стрелочный термометр.

5 – Фильтр.

7 – Балансировочный клапан.

8 – Отсечной шаровой кран.

9 – Трехходовой клапан с электроприводом.

Вода из холодильной машины проходит через балансировочный клапан и фильтр и поступает в секцию охлаждения, нагревается и возвращается в теплосеть. Циркуляционный насос создает подмешивание воды приточной с обратной водой которая поступает в приточный трубопровод в зависимости от положения регулирующего клапана. Регулирующий клапан увеличивает или уменьшает поступление обратной воды в теплообменник в зависимости от температуры приточного воздуха.

4. Разработка принципиальной электрической схемы

На принципиальной схеме изображаются все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи, чертеж ДП АТ061 К897 Э3.

Система имеет два режима работы зимний и летний. В зимний период работы системы воздух перед подачей в обслуживаемое помещение подогревается, а в зимний охлаждается. Тепло и хладоносителем в нашей системе является вода. Переключение происходит автоматически либо в ручную. Автоматический переход происходит по датчику температуры наружного воздуха с гистерезисом. Переход с зимнего на летний при температуре 12 °С, а с летнего на зимний при температуре 8 °С. В ручном режиме с помощью переключателей (SA1, SA2). Рассмотрим по отдельности эти режимы.

4.1 Режим работы в зимний период

Дежурный режим

В дежурном режиме воздушные клапаны закрыты, вентиляторы приточной и вытяжной установки выключены, на щите лампы «СЕТЬ» (HL1), «ЗИМНИЙ РЕЖИМ» (HL5), «ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ» (HL4) и «СТОП» (HL3) находятся во включенном состоянии. Циркуляционный насос в узле регулирования подачей теплоносителя работает, регулирование осуществляется по температуре Тобр., которая поддерживается равной Тобр.зад.

Пуск системы

Переход из дежурного режима в режим вентиляции возможен только после прогрева калорифера. Для запуска системы необходимо нажатькнопку «ПУСК» (SB1) расположенную на лицевой панели за дверцей щита. При этом лампа «СТОП» (HL3) выключится и включится лампа «ПУСК» (HL2) и система перейдет в режим прогрева. В режиме прогрева воздушные клапана закрыты, вентиляторы выключены. Регулирование осуществляется по температуре Тобр., которая доводится до значения Тпуск, после чего на клапан подается дополнительный «упреждающий» импульс на открытие, и после заданной задержки, система перейдет в режим вентиляции.

Режим вентиляции

При подаче напряжения на двигатель вентилятора одновременно подается сигнал на открытие воздушного клапана и в течение 10 секунд должен поступить сигнал об открытии клапана и выключится лампа «ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ».

В режиме вентиляции регулирование осуществляется по температуре приточного воздуха Тпрв, которая поддерживается равной Тпрв.зад. При превышении температуры Тобр над заданным значением контроллер переключается на ее регулирование с целью недопущения перегрева воды, возвращаемой в тепловую сеть. Контроль превышения Тобр активизируется с задержкой после включения вентилятора.

Аварийные режимы

Опасность замерзания калорифера.

При срабатывании контактных датчиков защиты по воде или по воздуху система переходит в дежурный режим и загорается лампа «ОПАСНОСТЬ ЗАМЕРЗАНИЯ». После пропадания сигнала система переходит в режим прогрева и заново запускается.

Авария двигателя

При срабатывании контактного датчика воздушного потока или термостата перегрева двигателя в режиме вентиляции система переходит в дежурный режим и включается лампа «АВАРИЯ ДВИГАТЕЛЯ». Сброс сброса аварии осуществляется нажатием кнопки «СТОП».

Засорение фильтра

При срабатывании контактного датчика воздушного потока загорается лампа «ФИЛЬТР ЗАСОРЕН». И если в течение 72 часов систему не остановят и не почистят фильтр, переведет систему в дежурный режим.

Воздушный клапан не открылся

После подачи сигнала открытия на привод воздушного в течение 10 секунд сигнал о закрытии клапана поступает, то система переходит в дежурный режим, а лампа ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ» включается и выключается с интервалом 1 секунда.

4.2 Режим работы в летний период

Дежурный режим

В дежурном режиме воздушные клапаны закрыты, вентиляторы приточной и вытяжной установки выключены, на щите лампы «СЕТЬ» (HL1), «ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ» (HL4) и «СТОП» (HL3) находятся во включенном состоянии. Циркуляционный насос работает. Регулирование не осуществляется.

Пуск системы

Для запуска системы необходимо нажать кнопку «ПУСК» (SB1), расположенную на лицевой панели за дверцей щита. При этом лампа «СТОП» (HL3) выключится и включится лампа «ПУСК» (HL2) и система перейдет в режим вентиляции.

Режим вентиляции

При подаче напряжения на двигатель вентилятора одновременно подается сигнал на открытие воздушного клапана и в течение 10 секунд должен поступить сигнал об открытии клапана и выключится лампа «ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ» (HL4).

В режиме вентиляции регулирование осуществляется по температуре приточного воздуха Тпрв, которая поддерживается равной Тпрв.зад.

Аварийные режимы

Авария двигателя.

При срабатывании контактного датчика воздушного потока или термостата перегрева двигателя в режиме вентиляции система переходит в дежурный режим и включается лампа «АВАРИЯ ДВИГАТЕЛЯ» (HL8).

Сброс сброса аварии осуществляется нажатием кнопки «СТОП» (SB2).

Засорение фильтра.

При срабатывании контактного датчика воздушного потока загорается лампа «ФИЛЬТР ЗАСОРЕН» (HL6). И если в течение 72 часов систему не остановят и не почистят фильтр, переведет систему в дежурный режим.

Воздушный клапан не открылся.

После подачи сигнала открытия на привод воздушного клапана в течение 10 секунд сигнал о закрытии клапана поступает, то система переходит в дежурный режим, а лампа «ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ЗАКРЫТ» (HL4) включается и выключается с интервалом 1 секунда.

При поступлении сигнала с пульта пожарной охраны система переключится в дежурный режим без автоматического перезапуска при пропадании сигнала.

Значения уставок системы указаны в таблице №4.1.

Таблица №4.1 – значение уставок системы

4.3 Разработка схемы внешних соединений

На схеме соединений изображены все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.п.), а также соединения между этими устройствами и элементами.

На схеме показано соединение всех датчиков, исполнительных механизмов, двигателей, питающих кабелей к щиту управления, а также передача этих сигналов на микроконтроллер.

Дискретные датчики и исполнительные механизмы подсоединяются к щиту контрольным кабелем КВВГ, а аналоговые датчики подключаются экранированным кабелем МКЭШ. При подключении к щиту управления экраны кабелей соединяются между собой на шине заземления.

Щиты управления и агрегаты систем должны быть заземлены согласно требованиям ПУЭ.

Все подключенные кабели и провода должны быть отмаркированны согласно проекту.

5. Выбор средств автоматизации

В данном проекте используется значительное количество различных датчиков, приводов, контроллеров и другого оборудования систем автоматики. Однако особое внимание уделяется свободно программируемому контроллеру LOGO фирмы «Siemens», т. к. он является основой всей системы автоматики. На остальные изделия будет дана лишь ознакомительная информация.

5.1 Выбор главных элементов управления

Контроллер

Общие данные

Логические модули LOGO! являются компактными функционально законченными универсальными изделиями, предназначенными для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации.

Алгоритм функционирования модулей задается программой, составленной из набора встроенных функций. Программирование модулей LOGO! Basic может производиться с их клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения. Стоимостные показатели модулей настолько низки, что их применение может оказаться экономически целесообразным даже в случае замены устройств, включающих в свой состав 2 многофункциональных реле времени или 2 таймера и 3–4 промежуточных реле.

LOGO! включает в себя:

· устройство управления;

· панель управления и индикации с фоновой подсветкой;

· блок питания;

· интерфейс для модулей расширения;

· интерфейс для программного модуля (платы) и кабеля PC;

· стандартные готовые функции, часто используемые на практике, например, функции задержки включения и выключения, импульсное реле и программный выключатель;

· часовой выключатель;

· цифровые и аналоговые флаги;

· входы и выходы в соответствии с типом устройства.

LOGO! предлагает решения различных технических задач, в том числе в электрооборудовании жилых помещений (например, освещение лестничных клеток, внешнее освещение, шторы, жалюзи, освещение витрин магазинов и т.д.), в коммутационных шкафах, в управлении машинами и аппаратами (например, системы управления воротами, вентиляционные системы или насосы для хозяйственной воды и многое другое).

LOGO! можно использовать также для специальных систем управления в оранжереях и теплицах, для предварительной обработки сигналов управления и, при подключении коммуникационного модуля (напр., AS Interface), для децентрализованного управления машинами и процессами на месте.

Все встроенные входы модулей могут использоваться для ввода дискретных сигналов. Напряжение питания входных цепей соответствует напряжению питания модуля. В некоторых моделях 2 из 8 входов имеют универсальное назначение. Они могут использоваться для ввода дискретных сигналов или аналоговых сигналов 0…10В.

Модули LOGO! Contact предназначены для бесшумной коммутации трехфазных цепей переменного тока напряжением до 400В с активной нагрузкой до 20А или короткозамкнутыми асинхронными двигателями мощностью до 4кВт.

Модули выпускаются в двух модификациях, отличающихся напряжением питания обмотки управления: =24В или ~230В. Модули не подключаются к внутренней шине LOGO! Для управления их обмотками необходимо использовать соответствующие дискретных выходы модулей LOGO! или DM8/DM16.

Блоки питания LOGO! Power преобразуют сетевые напряжения ~115/230В в выходное напряжение =12В или =24В с различными значениями тока нагрузки. Модули обеспечивают защиту нагрузки от коротких замыканий.

Для долговременного хранения резервной копии, защиты от несанкционированного доступа и копирования программы, а также переноса программ с одного логического модуля на другой может использоваться универсальный модуль памяти.

Программирование модулей LOGO! Basic может выполняться с клавиатуры с отображением информации на встроенном дисплее. Процесс программирования сводится к последовательному соединению встроенных функциональных блоков и заданию параметров настройки (задержек включения / выключения, значений счетчиков и т.д.). Для выполнения всех этих операций используется система встроенных меню. Готовая программа может быть переписана в модуль памяти, вставленный в интерфейс модуля LOGO!

Все встроенные функции хранятся в памяти логического модуля в виде двух библиотек. Библиотека GF содержит набор функций, выполняющих все основные логические операции. В библиотеку SF собраны специальные функции: триггеры, счетчики, таймеры, импульсные реле, компараторы, генераторы импульсов и т.д.

Пакет LOGO! Soft Comfort позволяет производить разработку и отладку программ для LOGO! на компьютере, документировать программы и эмулировать работу разрабатываемого устройства. Поддерживается программирование в виде функциональных блоков и релейно-контактных схем. Пакет может работать под управлением операционных систем Windows 95/98/NT/ME/2000/XP, Linux, MAC OS-X.

Готовая программа может загружаться в память логического модуля через кабель ПК или записываться в модуль памяти через специальное устройство LOGO! Prom.

Максимальная надежность устройств и компонентов LOGO! достигается реализацией широкомасштабных и влияющих на величину издержек мероприятий при разработке и изготовлении.

Сюда относятся:

· использование высококачественных компонентов;

· проектирование всех цепей в расчете на наихудшие условия;

· систематическое автоматизированное тестирование всех компонентов;

· тренировка всех схем высокой интеграции (напр., процессоров, памяти и т.д.);

· меры по предотвращению статического разряда при работе с интегральными МОП-схемами;

· визуальный контроль на различных этапах изготовления;

· испытание на нагрев при длительной работе при повышенной температуре окружающей среды в течение нескольких дней;

· тщательные окончательные приемочные испытания под управление компьютера;

· статистический анализ всех возвращенных систем и компонентов для немедленного проведения корректирующих мероприятий;

· контроль важнейших компонентов устройства управления с использованием онлайнового тестирования (циклическое прерывание для CPU и т.д.).

Различные модели модулей оснащены транзисторными или релейными выходами. Транзисторные выходы способны коммутировать токи до 0.3А в цепях напряжением =24В и оснащены электронной защитой от короткого замыкания. Релейные выходы способны коммутировать токи до 10А (активная нагрузка) или до 3А (индуктивная нагрузка) в цепях напряжением =12/24В, ~24В или ~/= 115/240В.

Для увеличения количества обслуживаемых входов-выходов и максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи к каждому логическому модулю LOGO! могут подключаться модули расширения.

Модули DM8 имеют 8-, модули DM16 – 16 канальную структуру (4 входа/4 выхода или 8 входов/8 выходов). Релейные выходы модулей при активной нагрузке способны коммутировать токи до 5А. Внутренняя шина модулей DM8/DM16 может быть подключена только к модулю с таким же уровнем напряжения питания.

Коммуникационные модули позволяют производить подключение логических модулей к сетям AS-Interface, EIB и LON. В сети AS-Interface модули LOGO! способны выполнять функции интеллектуальных ведомых устройств, в сетях EIB и LON – функции ведущих устройств. Коммуникационные модули рекомендуется устанавливать последними в линейке расширения. По внутренней шине они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания.

Механическое устройство модулей контроллера

Таблица №2 – расшифровка позиций

На рисунке 8–9 приведено механическое устройство модулей контроллера «LOGO!», а в таблице 2 расшифровка позиций.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5