Техническая инструкция описание алгоритма работы автоматизации вентиляции АСУ эксплуатации

Наши специалисты разработали техническое описание и инструкции системы автоматики АСДУ банка.

ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ

Решение задач автоматизации и контроля

Для решения задач, на объекте, использован комплекс средств фирмы Хоневелл.

Комплекс включает в себя:

• Первичные преобразователи с унифицированным выходным сигналом 0…10В датчик температуры воздуха, датчики температуры воды, датчики давления
• Дифференциальные датчики давления с дискретным выходным сигналом, перепад давления на фильтре и вентиляторе
• Приводы водяных клапанов и воздушных заслонок.
• Программируемые многофункциональные микропроцессорные контроллеры EXCEL 500 с распределенными модулями
• Центральная графическая станция на базе персонального компьютера, с пакетом необходимых программ, обеспечивающая дистанционный контроль и управление технологическим оборудованием, ведение и хранение статистики: изменений технологических параметров, аварийных и предаварийных ситуаций, действий оператора
• Для организации обмена информацией между контроллерами и центральной станцией ЦС предусматривается локальная сеть C-BUS и блок связи BNA.

В помещениях размещения систем вентиляции установлены совмещенные щиты автоматики со встроенными в них контроллерами, а также модулями контроллеров.

Щит автоматики оборудован:

• процессорным модулем контроллера и модулями контроля и управления, количество и тип модулей сконфигурировано в зависимости от характера периферийного оборудования, участвующего в процессе автоматизации и диспетчеризации
• пусковой и релейной аппаратурой
• аппаратурой защиты двигателей
• световой сигнализацией.

Более подробная информация об оборудовании щита и схемах внутренних и внешних соединений см. в исполнительной документации. Управление системами предусматривает 2 режима:

• Местное управление электродвигателями вентиляторов, насосов со щитов управления
• Автоматическое управление системами.

Автоматическое управление осуществляется по заданной программе, заложенной в контроллер. Для того чтобы перевести агрегат или всю систему в режим местного управления, необходимо соответствующий переключатель или все переключатели на щите управления перевести в положение “Руч.”. Режим местного управления применяется только при отладке систем и в экстренных случаях. Щит автоматики с контроллером EXCEL500 обеспечивает:

• запуск в работу в определенном сочетании и последовательности всех агрегатов системы
• реализацию необходимых законов регулирования и управления, блокировочных зависимостей
• включение резервного электродвигателя насоса при выходе из строя рабочего
• световую сигнализацию работы и некоторых аварийных состояний
• измерение текущих параметров
• контроль состояния

Накопление статистики измерений и состояний в исторических трендах.

Функциональный анализ алгоритмов работы систем.

Приточно - вытяжные системы

Приточно-вытяжные системы, установленные на объекте, функционально идентичны друг другу, поэтому, рассмотрение алгоритма работы систем, можно провести на примере системы П1 – V1. Состав технологического оборудования системы:

1. заслонка наружного воздуха
2. фильтр приточного воздуха
3. теплообменник 1 подогрева - для преднагрева воздуха в холодный период года, включающий: 2-х ходовой клапан, регулирующий подачу теплоносителя на теплообменник циркуляционный насос в малом контуре теплообменника

4. холодообменник для охлаждения воздуха в теплый период года
5. 3-х ходовой клапан, регулирующий подачу носителя в холодообменник
6. теплообменник 2 подогрева, включающий: 2-х ходовой клапан, регулирующий подачу теплоносителя на теплообменник, циркуляционный насос в малом контуре теплообменника

7. увлажнитель воздуха
8. циркуляционный насос в контуре увлажнителя
9. приточный вентилятор
10. огнезадерживающие клапаны в системе приточных воздуховодов
11. вытяжной вентилятор
12. заслонка вытяжного воздуха.

Для обеспечения двухсторонней связи и автоматического управления технологическим оборудованием в контроллер загружается специальная программа, а система оборудуется приборами и средствами автоматизации:

1. привод заслонки наружного воздуха с пружинно-возвратным механизмом, и с концевиками открытия и закрытия,
2. дифференциальный датчик-реле перепада давления на фильтре,
3. датчик температуры обратной воды теплообменника,
4. термостат защиты от замораживания,
5. привод 2-х ходового клапана,
6. привод 3-х ходового
7. датчик температуры воздуха после теплообменника 1 подогрева
8. дифференциальный датчик-реле перепада давления на приточном вентиляторе,
9. датчик температуры приточного воздуха,
10. датчики температуры в обслуживаемых помещениях,
11. датчикнаружного воздуха один на все системы одного контроллера,
12. приводы огнезадерживающих клапанов, с концевиками.
13. датчик-реле перепада на вытяжном.

Функционирование

Приточно-вытяжная система состоит из двух взаимосвязанных частей:

• Приточной системы
• Вытяжной системы

При чем работа приточного вентилятора не сказывается на работе вытяжного, а работа вытяжного зависит от работы приточного, т.е. в случае остановки работы вытяжной системы работа приточной системы не прекратится. Система может работать: В ручном режиме - при этом включение/отключение вентиляторов, включение/отключение насоса осуществляется путем дистанционного управления с помощью аппаратуры силового шкафа. В автоматическом режиме – при этом управление всеми агрегатами вентсистемы, осуществляется автоматически по временной программе, контроллером. Существует два режима работы системы, определенных климатическим сезоном: летний и зимний. Выбор режима осуществляется оператором диспетчером, в «ручную», с ЦС либо с панели оператора. * - встречающиеся далее по тексту английские слова и сокращения см. ниже в разделе «Точки данных».

Условием перевода вентсистемы в автоматический режим, является установка переключателей рода работы приточного вентилятора и циркуляционных насосов для зимнего режима в положение «Автомат». При установке любого указанного переключателя в иное положение – система не запустится, и выдаст на ЦС аварийное сообщение.

Работа системы P1 в летнем режиме.

Точка P1_Season в состоянии «Summer».

Необходимым условием для запуска системы в автоматическом режиме в состоянии “On” является:

• - Нахождение переключателя режима работы вентилятора системы, на щите управления, в положении «Авто»,
• - Отсутствие тревог приточного вентилятора «авария приточного вентилятора по статусу» и «авария приточного вентилятора по перепаду давления»,
• - Отсутствие тревоги «ПОЖАР»,
• - Отсутствие «Угроза замораживания по воздуху»,
• - Нахождение виртуального переключателя режима работы в положении «Day».

Необходимым условием, для останова системы, является, условие обратное любому из вышеперечисленных. В летнем режиме функционирует холодообменник. Его работа сводится к тому, что клапан холодообменника поддерживает уставку температуры приточного воздуха. При выполнении всех условий запускается приточный вентилятор. Команда на открытие заслонки наружного воздуха подается одновременно с пуском вентилятора. Закрывается под действием возвратной пружины, после выключения вентилятора. Клапана на теплоносителях находятся в положении закрыто, циркуляционные насосы не работают. Регулирование температуры приточного воздуха не происходит, в помещения подается воздух уличной температуры.

Работа в зимнем режиме.

Сезон в состоянии «Winter». Автоматическая работа предусматривает отработку двух режимов работы вентсистемы – стояночного и рабочего. В стояночном режиме: вентилятор остановлен, заслонки закрыты, работают насосы двух теплообменников, клапан на теплоносителе 1 подогрева поддерживает температуру воды в теплообменнике на заданном уровне см. график Рис. 1. В рабочем режиме: вентилятор работает, заслонка наружного воздуха открыта, клапан на теплоносителе 1 подогрева поддерживает температуру воздуха после первого подогрева и ограничивает падение температуры обратной воды, а клапан второго подогрева – температуру приточного воздуха.

Рабочий режим.

Для перевода системы в рабочий режим необходимо:

• Нахождение переключателей режима работы вентилятора и циркуляционных насосов 2 теплообменников, на щите управления, в положении «Авто»,
• Отсутствие «авария приточного вентилятора по статусу» и «авария вентилятора по перепаду»
• Отсутствие тревоги «авария 1 насоса»,
• Нет «авария2 насоса»,
• Отсутствие «угроза замораживания по воздуху»
• Отсутствие тревоги «угроза замораживания по воде»,
• Отсутствие «ПОЖАР»,
• Виртуальный переключатель режима в положении «Day».

Невыполнение любого из условий переводит систему в стояночный режим.

При выполнении условий запуска, сначала запускается циркуляционные насосы теплообменников. При этом клапан 1 теплообменника перейдет в положение открыт на 100%. Приточный вентилятор запустится через 2 минуты, при этом клапан на теплоносителе осуществляет программу мягкого пуска системы по следующей схеме: уставка на температуру воздуха после 1 подогрева программно завышается до температуры воздуха в приточном воздуховоде +20°С, тем самым создавая условия для максимального открытия клапана. После запуска приточного вентилятора величина данной уставки снижается со скоростью 3°С в минуту, до заданной величины. После завершения мягкого пуска, система переходит в режим поддержания уставки температуры воздуха после 1 теплообменника. Клапан на 1 теплообменнике работает на поддержание уставки температуры воздуха, при этом отслеживая температуру воды на выходе из теплообменника, не давая ей опустится ниже безопасного уровня, который зависит от температуры наружного воздуха, см. график Рис.1.

Если, во время работы системы, температура обратной воды опустится до величины P1_RetWatSet + 1°С, клапан перестает поддерживать температуру приточного воздуха, а переключается на поддержание температуры обратной воды теплообменника. Работа контура второго теплообменника сводится к следующему: запускается циркуляционный насос, через 2 минуты приточный вентилятор. И в момент когда запускается вентилятор, клапан 2 теплообменника начинает отрабатывать согласно программе. Его работа сводится к поддержанию уставки температуры приточного воздуха. Работа циркуляционного насоса теплообменника 1 подогрева. Обязательными условиями для пуска насоса в автоматическом режиме являются:

• Нахождение переключателя режима работы насоса, на щите управления, в положении «Авто»,
• Отсутствие тревоги «авария насоса 1 подогрева»
• Нахождение виртуального переключателя климатического сезона в положении Зима.

Данный принцип работы применяется в работе как насоса теплообменника 1 подогрева, так и в теплообменнике 2 подогрева. Изменяются только префиксы Р2_.

Защита теплообменника от замораживания

Существует две степени защиты теплообменника от замораживания:

По термостату защиты от замерзания по воздуху. Выполнен в виде газонаполненной капиллярной трубки длинна 3 м. Расположен в потоке воздуха после теплообменника. Предел срабатывания выставлен на самом датчике на уровне +5°С. Датчик электрически сблокирован в цепи управления приточным вентилятором. При срабатывании датчика рвется цепь управления приточным вентилятором, вентилятор отключается не зависимо от режима работы (ручной, автоматический, летний, зимний), зажигается красная лампа «Мороз» на панели щита, в контроллер поступает тревога «угроза замораживания по воздуху», клапан на теплоносителе открывается на 100%. Для повторного запуска системы необходимо сбросить тревогу с термостата, кнопкой расположенной на самом термостате вернется в норму только после нагрева капиллярной трубки свыше +11°С, сбросить тревогу с контроллера, кнопкой «Сброс», расположенной на экране ЦС.

По датчику температуры обратной воды, расположенного в обратном трубопроводе малого контура теплообменника. При достижении в обратном трубопроводе температуры равной или менее 12°С в контроллер подается сигнал тревоги «угроза замораживания по воде», выключается приточный вентилятор (программно), клапан на теплоносителе открывается на 100%. Сбросить тревогу с контроллера можно кнопкой «Сброс», расположенной на экране ЦС.

Работа увлажнителя оросителя

Увлажнитель (ороситель) воздуха работает только в зимнем режиме. Его работа заключаетс я в насыщении приточного воздуха влагою. Обязательными условиями для пуска насоса увлажнителя в автоматическом режиме являются:

• - Нахождение переключателя режима работы увлажнителя, на щите управления, в положении «Авто»,
• - Отсутствие тревоги «авария насоса увлажнителя»
• - Виртуальный переключатель сезона в положении Зима.
• - Работа приточного вентилятора
• - Влажность приточного воздуха меньше уставки влажности приточного воздуха

Аварийные ситуации

«Авария приточного вентилятора по статусу» - генерируются контроллером, если через 20 секунд после подачи команды на запуск или в процессе его работы в течении 20 секунд, отсутствует ответ от магнитного пускателя. Команда на запуск вентилятора снимается. Система переходит в стояночный режим. На экране ЦС появляется аварийное сообщение, в поле «АВАРИИ» загорается соответствующая «лампочка», - красным цветом.

Вероятные причины аварии

сработал автомат тепловой защиты двигателя. Повторный запуск системы возможен после сброса аварии. «Авария вытяжного вентилятора по перепаду давления» - генерируются контроллером, если через 30 секунд после команды на запуск или в процессе его работы в течении 30 секунд, отсутствует перепад давления на вентиляторе команда на запуск снимается. На экране ЦС появляется сообщение, в поле «АВАРИИ» загорается соответствующая «лампочка», - красным цветом. Повторный запуск после сброса.

«Грязный фильтр приточного воздуха» - генерируются контроллером независимо от режима работы системы в случае присутствия ответа от датчика-реле перепада давления на фильтре. Данная авария не является критической, сигнал на работу системы не снимается. На экране ЦС появляется авария. Возможной причиной аварии, является грязный фильтр, если фильтр не достаточно загрязнен, измените порог срабатывания на самом датчике. Сброс аварии с контроллера осуществляется при помощи кнопки «Сброс». «Угроза замораживания по воздуху» - генерируются контроллером (независимо от режима работы системы) в случае присутствия ответа от термостата защиты от замораживания. Команда на запуск системы снимается. На экране отображается сообщение, в поле «АВАРИИ» загорается «лампочка», - красным цветом.

Алгоритм отрабатывания

Причиной появления данной аварии является отработка термостата, вследствие снижения температуры воздуха за теплообменником 1 подогрева, либо повреждение его капиллярной трубки, в этом случае термостат необходимо заменить. Повторный запуск возможен после прогрева теплообменника, сброса аварии на термостате, сброса аварии с ЦС. «Угроза замораживания по воде» - генерируются контроллером, только в зимнем режиме работы, в случае понижения температуры обратного теплоносителя ниже заданной уставки 12°С. Команда на запуск убирается. Появляется аварийное сообщение, в поле загорается соответствующая красная лампочка». Алгоритм отрабатывания данной ситуации описан выше. Возможные причины:

• снижение температуры обратной воды, вследствие снижения температуры подачи,
• недостаточное количество воды проходящей через теплообменник и др.

Повтор пуска возможен после сброса аварии с ЦС при условии выявления и исправности причины аварии. «Пожарная тревога» – генерируется контроллером при получении сигнала от станции пожарной сигнализации, все вентсистемы контроллера блокируются от запуска независимо от режима работы ручной или автоматический. Подается команда на закрытие всех огнезадерживающих клапанов. На экране диспетчера появляется аварийный сигнал.

Тревога снимается:

• при исчезновении сигнала со станции пожарной сигнализации,
• после сброса аварии. Перед осуществлением операции «Сброс» настоятельно рекомендуется выяснить причину возникновения аварийной ситуации.

Точки данных

Основой системы автоматики является управляющие контроллеры. Технологические алгоритмы автоматизации работы систем реализованы в виде программ, загруженных в контроллеры. Каждому датчику, исполнительному механизму и др. различным сигналам автоматики в программе соответствуют так называемые точки данных. Посредством входных точек данных программа получает информацию о состоянии технологического оборудования, а изменяя значения выходных точек данных управляет исполнительными механизмами, такие точки относят к группе физических точек данных. Часть программы, реализующая технологические алгоритмы управления содержит псевдоточки данных, которые не связаны непосредственно с датчиками или с исполнительными механизмами автоматики, а помогают реализовать алгоритм управления, такие точки относит к группе логических точек данных. Физические точки подразделяют по подключению:

1. Аналоговые входы. На аналоговый вход подключают устройства которые способны изменять потенциал на своем выходе от 0 до 10 В., в зависимости от измеряемой величины (датчики температуры, давления и др. измерительные устройства)
2. Аналоговые выходы. На аналоговый выход подключают устройства которым требуется управляющий сигнал от 0 до 10 В., в зависимости от совершаемого действия (приводы клапанов, приводы регулируемых воздушных заслонок)
3. Дискретные входы. На дискретные входы подключают устройства которые сигнализируют свое состояние одно из двух возможных «сухим» контактом (термостаты, датчики-реле перепада давления, ответы магнитных пускателей, сигнал «Пожар», концевики заслонок и др.)
4. Дискретные выходы. На выходы подключают устройства которым для изменения своего состояния включить, выключить требуется управляющий контакт (электромагнитные клапаны, пускатели, трехпозиционные приводы).

Логические точки

подразделяются по типу:

Псевдоаналоговые. Вспомогательные аналоговые величины, получившиеся или использованные в процессе вычисления, заданные оператором или константы (уставки на обратную воду или приточный воздух, среднечасовая температура наружного воздуха и др.). Псевдодискретные. Вспомогательные дискретные величины (два возможных состояния включено/выключено, норма/авария, старт/стоп и др.) содержащие в себе состояния логических цепочек и целых групп логических цепочек, меняют свое состояние следуя логики программы или задаются оператором (аварии агрегатов, разрешение на запуск систем, виртуальные переключатели и др.). Помимо псевдоточек, относящихся к одному контроллеру, существуют псевдоточки, значения которых используются всеми контролерами (глобальные точки). Значения таких точек передаются по связывающей все контроллеры шине C-Bus. Данное положение верно для всех контроллеров и далее повторятся не будет.

Ниже приведен список точек для системы P1-V1.

точки, состояния которых можно изменять. Состояния остальных точек изменяются следуя логики программы, поэтому изменение их состояний категорически ЗАПРЕЩЕНО!!! Адреса другой приточной системы аналогичны, меняются только префиксы Р2_, V2_.

Тепловая завеса

Функционирование

Тепловая завеса может работать:

• В ручном режиме - при этом включение/отключение путем дистанционного управления со шкафа.
• В автоматическом режиме – управление вентилятором автоматическое по программе.

В автоматическом режиме необходимым условием для запуска вентилятора является:

• Переключатель режима вентилятора V3 на щите в «Авто».
• Отсутствие тревоги «авария завесы».
• Отсутствие ПОЖАРа
• Виртуальный переключатель режима в положении «Day»
• Температура в обсуживаемом помещении меньше уставки температуры

Необходимым условием для остановки работы завесы является условие, обратное любому из выше перечисленных. «Авария вентилятора» - генерируются контроллером, если через 20 секунд после команды на запуск или во время работы в течении 20 секунд, отсутствует ответ от МП. Команда на запуск отменяется. На экраньчике загорается авария, в поле «АВАРИИ» активируется «лампочка», - красная.

Вероятные причины аварии:

• сработка тепловой защиты
• переключатель рода работы, на щите управления, не стоит в положении «Авто».

Повторный запуск системы возможен после сброса.

Индивидуальный тепловой пункт ИТП

Технологическая схема теплового пункта включает в себя: контур ГВС с одним бойлером , циркуляционными насосами и регулирующим клапаном, контур отопления и вентиляции с регулирующим клапаном и дуплексными циркуляционными насосами. Автоматизация теплового пункта обеспечивает поддер­жание заданных параметров температуры и давления теплоносителя в системах теплопотребления:

• теплоснабжение систем вентиляции и тепловых завес
• горячее водоснабжение
• центральное отопление

Существует 2 режима работы систем ИТП: В ручном режиме - при этом включение/отключение и выбор работающих насосов осуществляется оператором путем дистанционного управления с помощью аппаратуры соответствующего силового шкафа. В автоматическом режиме – при этом управление всеми агрегатами осуществляется автоматически (контроллерами). Режим работы систем автоматизации - постоянный в течение года за исключением периодов плановых регламентов и вынужденных ремонт­ных работ. При необходимости системы могут быть остановлены и вновь запуще­ны со щита автоматики, переносного пульта контролера или центрального диспетчерского поста. Для выполнения регламентных и ремонтных работ на силовом щите предусмотрены переключатели выбора режима работы насосов, положение регулирующих клапанов изменяется ручным приводом при отключенном питание 24V. Каждая автоматизированная технологическая система теплового пункта включается и работает независимо друг от друга. Узлы регулирования температуры работают при наличии сигнала от датчика- реле перепада давления на соответствующих насосах.

Циркуляционные насосы

Насосы систем теплового пункта работают по дуплексному принципу один рабочий второй резервный. Переключение с одного насоса на другой происходит один раз в сутки в 10 часов утра, либо по аварии или команде оператора. Режим работы насосов определяется по состоянию переключателей на силовом щите или выбирается оператором:

• 0 – насосы не работают оба переключателя находятся не в положении «Авто»
• 1 – работает 1-й насос переключатель 1-го насоса в положении «Авто»
• 2 – работает 2-й насос переключатель в «Авто»
• 3 – дуплексный режим оба переключателя находятся в «Авто»

Разрешением на работу насосов, вентиляции и ВТЗ, ГВС, центрального отопления является перевод соответствующей стартовой точки в состояние включено On. Система теплоснабжения вентиляции и тепловых завес. Автоматизация ВТЗ предусматривает поддержание заданного значения температуры и давления воды в контуре, управление и контроль состояния циркуляционных насосов, контроль и сигнализацию параметров, состояний и аварийных ситуаций системы в целом. Для обеспечения поддержания заданных параметров и контроля система оборудована:

• датчиком температуры и давления подающей воды в систему теплоснабжения
• датчиком температуры и давления обратной воды
• датчиком-реле перепада давления на циркуляционных насосах
• регулирующим клапаном.

Температура в прямом трубопроводе, поддерживается регулирующим клапаном, изменяющим количество подающей городской воды в теплообменник системы по пропорционально-интегральному закону регулирования. Уставка температуры подающей воды в контур вычисляется по графику в зависимости от температуры наружного воздуха см. Рис.2 Давление в контуре контролируется аналоговым датчиком, расположенным на обратном трубопроводе.

Система горячего водоснабжения.

Автоматизация системы горячего водоснабжения поддерживает уставку температуры в контуре, управление состояния циркуляционных насосов, контроль, состояний и аварий в целом. Для обеспечения поддержания заданных параметров и контроля система оборудована:

• датчиком температуры и давления подающей воды
• датчиком давления обратной воды
• датчиком-реле перепада
• клапаном

Температура в подаче горячего водоснабжения, регулируется клапаном, регулирующим объем подающей воды в теплообменник горячего водоснабжения по ПИД закону регулирования. Уставка температуры подающей воды задается оператором.

Система центрального отопления.

Автоматизация отопления осуществляет поддержание заданной температуры и давления воды в контуре центрального отопления, ограничение температуры обратной городской воды, управление и мониторинг насосов, параметров, состояний и аварий. Система оборудована:

• датчиком температуры и давления подающей
• датчиком температуры обратной воды
• датчиком давления обратной
• датчиком-реле перепада давления на насосах
• регулирующим клапаном

Температура в прямом трубопроводе, поддерживается клапаном. Уставка подающей воды отопления вычисляется по графику в зависимости от температуры наружного воздуха плюс поправка на поддержание температуры обратной городской воды. Уставка обратной городской воды вычисляется в зависимости от температуры подающей городской. Давление контролируется датчиком, расположенным на обратке.

Аварийные ситуации систем.

«Авария насоса по статусу магнитного пускателя» - генерируются контроллером, если в течение 30 секунд после подачи команды на запуск насоса или в процессе его работы, отсутствует концевик от пускателя. Снимается команда на запуск насоса, включается резервный насос. «Авария циркуляционного насоса по датчику-реле перепада давления» - генерируются контроллером, если в течение 30 секунд после команды на насос или в процессе, отсутствует ответ от датчика-реле перепада давления. Снимается команда на запуск насоса, включается резервный насос. «Авария насоса по автомату термозащиты» - генерируются контроллером, если после подачи команды контроллером на запуск насоса или в процессе его работы, приходит ответ от автомата термозащиты о срабатывании.

Снимается команда на запуск насоса, включается резервный насос. «Авария бойлера» - генерируются контроллером, если в течение 15 секунд после команды на бойлер или в процессе его работы, клапан бойлера открыт на 100 %, команда на запуск бойлера снимается. Все аварийные ситуации применимы для каждой системы ИТП при условии, что переключатели выбора режима работы находятся в положении «Авто», возможность запуска оборудования находящегося в аварии блокируется до выявления причин и выполнения операции «сброс».

Точки данных теплового пункта

Точки данных контура вентиляции и тепловых завес

• Назад
• Вперёд