Описание функциональной схемы управления - Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой

Для управления установкой нами запроектирован микропроцессорный контроллер АК2 - РС301А, производства компании "Danfoss" (Дания).

Общие сведения

Основное преимущество контроллеров данной серии заключается в том, что их конфигурацию можно расширять по мере увеличения установки. Они были разработаны для управления системами холодоснабжения, но не для одного конкретного применения:

Разнообразие их функций определяется встроенным программным обеспечением и количеством присоединенных блоков. С помощью этих блоков можно создать прибор, выполняющий большое количество различных функций.

Назначение

Контроллер предназначен для:

    * управления системами охлаждения, * регулирования производительности компрессоров и конденсаторов.

Преимущества

    * Возможности контроллера могут увеличиваться с ростом мощности системы. * Контроллер может быть настроен на выполнение одной или нескольких регулирующих функций. * Одни и те же блоки могут выполнять несколько функций. * Контроллеры могут работать с системами, имеющими различные эксплуатационные характеристики. * Контроллеры имеют модульный принцип построения: - Блоки контроллера объединяются в одну систему. - Все функции регулирования имеют общий принцип. - Блоки выбираются для выполнения общей задачи. - Те же самые блоки можно использовать для работы на других системах.

Управление работой холодильной установки

АК2-РС301А является контроллером для управления производительностью компрессоров и конденсаторов центральных холодильных машин.

Кроме управления производительностью этот контроллер может подавать сигналы на другие электронные блоки о режимах работы, например о принудительном закрытии расширительных вентилей, аварийных сигналов и сообщений.

Основной задачей контроллера является управление компрессорами и конденсаторами таким образом, чтобы работа всегда происходила при условиях энергетически оптимального давления. Как давление всасывания, так и давление конденсации, управляются сигналами с преобразователей давления, передающих сигнал напряжения, например типа AKS 32 и AKS 32R.

Среди основных функций могут быть упомянуты:

    - Регулирование одного или двух отдельных охлаждающих контуров, каждый из которых имеет свой конденсатор - Управление может осуществляться по восьми ступеням производительности компрессоров для каждого контура - Может быть подключен мониторинг аварийной автоматики - При остановке компрессора сигнал может передаваться на другие контроллеры для того, чтобы электронные расширительные клапаны закрылись - Состояние выходов и входов показывается на лицевой панели посредством светодиодов - Аварийные сигналы могут генерироваться непосредственно с контроллера и передаваться через систему передачи данных - Аварийные сигналы передаются с пояснительными текстами, так что причину аварийного сигнала можно легко увидеть

Так как датчики контролируют температуру воздуха практически в одной точке камеры, то следует комплектовать этот контур одним двойным электрическим термометром сопротивления (в одном корпусе размещено 2 чувствительных элемента).

При программировании мы определяем необходимую нам схему управления - компрессорами и конденсаторами.

Данный контроллер является основным элементом системы управления. Каждый блок контроллера имеет входы и выходы, обеспечивающие процесс управления системой.

    * Основание с клеммной колодкой одинаково для контроллеров всех типов. * Верхняя часть контроллера предназначена для настройки и программирования прибора. Контроллеры разных типов имеют различные верхние части. Верхняя часть контроллера всегда поставляется вместе с нижней частью. * Верхняя часть контроллера оснащена также разъемом для системы передачи данных и переключателями настройки адреса.

При расширении системы и увеличении числа контролируемых параметров конфигурация контроллера может быть расширена.

С дополнительными блоками контроллер может получить и обработать больше входных сигналов и управлять большим количеством реле. Количество реле и их функции определяются назначением контроллера.

Управление производительностью компрессоров

Управление производительностью производится посредством ступенчатого регулирования компрессоров. Компрессоры могу быть с разгрузчиками.

Регулирование с нейтральной зоной (АК2-РС 301)

Контроллер может управлять максимум восемью ступенями производительности, которые могут распределяться в одном, двух или более компрессорах. Предполагается, что ступени имеют идентичную производительность.

Включаемая производительность компрессора управляется величиной фактического давления всасывания, и зависит от того, подымается давление, или падает.

    - В нейтральной зоне нет включений и выключений ступеней производительности - В "зоне +" и "зоне -" включение и выключение зависит от того, подымается давление, или падает. Включение и выключение происходит с выбранными задержками времени. - В "зоне ++" и "зоне --" включение и выключение происходит с выбранными задержками времени в зависимости от того, подымается давление, или падает. - Регулирование остановится при давлениях, которые ниже установленного "предела" (см. раздел "Функции безопасности для группы компрессоров".

PI регулирование (АК2-РС311).

Контроллер может управлять 12-ю компрессорами с разгрузчиками.

Компрессоры могут быть различной производительности.

Установки производятся аналогично, регулированию по принципу нейтральной зоны, но регулирование осуществляется по пропорционально-интегральному закону. Так, например, контроллер может включать и выключать разгрузчики внутри нейтральной зоны.

Смещение уставки давления всасывания

Регулирование происходит на основе установленной величины, которая может быть смещена сигналом с функции "мастер контроля" и сигналом ночного режима работы. Это значение, затем, включается в регулирование вместе с измеренным давлением, поступающим с преобразователя давления Р0.

Уставка Р0

Режим ночной работы

Эта функция используется, чтобы изменить настройку давления всасывания для работы в ночное время с целью энергосбережения.

С этой функцией настройка может быть смещена до 25 К в положительном или отрицательном направлении. (Когда вы смещаете в сторону более высокого давления всасывания, устанавливается положительная величина).

Смещение может быть выполнено тремя способами:

    * Сигналом на входе * С функции "мастер контроля" ведущего интерфейсного модуля * Внутреннего временного графика

Функция "режима ночной работы" не должна использоваться, когда производится регулирование посредством функции "мастер контроля" "P0-optimisation". (Здесь функция "мастер контроля" сама приспособит давление всасывания к максимально разрешенному).

Оптимизация Р0

Эта функция смещает настройку таким образом, что регулирование не будет происходить, когда давление всасывания ниже требуемого. Эта функция взаимодействует с контроллерами на потребителях и интерфейсным модулем. Интерфейсный модуль получает данные с контроллеров испарителей и устанавливает максимально возможное давление всасывания, при котором поддерживаются необходимые температуры в охлаждаемых объемах. Эта функция описана в документе под названием "Override" ("мастер контроль").

С этой настройкой вы можете читать, какой объект в данный момент наиболее тяжело загружен, а также видеть допустимое смещение настройки давления всасывания.

Смещение уставки сигналом напряжения

Смещение уставки давления всасывания возможно путем подачи на контроллер сигнала 0-10 В. При настройке данной функции выбирается на сколько велико должно быть смещение при максимальном сигнале (10В).

Ограничение настройки

Чтобы застраховать себя от слишком высокой или слишком низкой настройки регулирования, необходимо установить ограничение настройки.

Принудительное управление производительностью компрессора в централи

Может производиться принудительное регулирование производительности, которое игнорирует нормальное регулирование.

Во время принудительного управления функции безопасности отменяются.

Принудительное управление через меню управления.

Регулирование устанавливается на "Manual" (ручное управление).

Производительность устанавливается в процентах регулируемой производительности.

Принудительное управление при помощи переключателей.

При переходе к принудительному управлению с использованием переключателей, расположенных на лицевой поверхности расширительного модуля, функция безопасности зарегистрирует этот переход и попытается скомпенсировать любой выход за пределы, установленные для регулируемого параметра, а также выдаст аварийный сигнал. В этом случае контроллер не сможет включать и отключать реле.

Взаимодействие компрессоров. Циклическое взаимодействие

Компрессоры одинаковой производительности с разгрузочными клапанами.

Компрессоры разной производительности.

Регулирование производительности компрессора 1 за счет изменения частоты вращения.

Последовательное регулирование. Компрессоры с одной ступенью

Последовательность не будет меняться (последняя включенная ступень отключится первой, когда требуемая производительность снова упадет).

Компрессоры с несколькими ступенями

Во время отключения будет происходить перестановка ступеней на линии раздела между двумя компрессорами. Эта функция обеспечивает то, что последний запущенный компрессор не остановится, пока регулирование не отключит все разгрузчики предыдущего компрессора.

Автоматическое регулирование наработки

Здесь контроллер выполняет автоматическое уравнивание времени работы компрессоров.

    - При запуске компрессор с меньшим числом рабочих часов будет включен первым. - При остановке компрессор с большим числом рабочих часов будет остановлен первым. - В случае с компрессорами с несколькими ступенями производительности одновременно будет работать только один с отключенными разгрузчиками.

Функции безопасности для компрессоров

Сигнал со средств управления безопасностью компрессора

Контроллер может проводить мониторинг состояния каждого контура безопасности компрессора. Сигнал берется непосредственно с контура безопасности и подается на вход. (Контур безопасности должен остановить компрессор без участия контроллера).

Если контур безопасности выключится, контроллер отключит все выходные реле данного компрессора и выдаст аварийный сигнал.

Регулирование будет продолжаться с другими компрессорами.

1. Объединенный контур безопасности.

Если в контур безопасности устанавливается прессостат низкого давления, он должен помещаться в конце контура. Он не должен отключать сигналы DI (цифровых входов). (Существует риск, что регулирование будет заблокировано и не начнется снова).

2. Расширенный контур безопасности.

Вместо объединенного мониторинга контура безопасности эта функция мониторинга может быть расширена. В этом варианте выдается конкретное

Аварийное сообщение, которое говорит вам, какая часть контура безопасности выпала. Последовательность контура безопасности должна быть такой, как показано ниже, хотя не обязательно все его части должны использоваться.

Общая цепь защиты

При отклонении параметров на линии всасывания группы компрессоров за допустимые пределы на контроллер поступает общий сигнал защиты, по которому все компрессоры данной группы отключаются.

Отключение компрессора

Определена задержка времени, когда выходы должны быть отключены и выдан аварийный сигнал. Это время с момента, когда вход теряет сигнал и до момента, когда выходы отключаются.

Повторное включение компрессоров

Определена задержка времени, как долго компрессор должен оставаться выключенным после отключения контура безопасности.

Мониторинг перегрева

Эта функция является аварийной, которая непрерывно получает данные измерений с Р0 и Ss.

Если регистрируется перегрев, который выше или ниже установленных предельных величин, по истечении задержки времени выдается аварийный сигнал.

Контроль максимальной температуры нагнетаемого газа (Sd)

Эта функция постепенно выключает ступени компрессора, если температура нагнетаемого газа становится выше разрешенной. Предел отключения может быть установлен в диапазоне от 0 до + 150OС.

Эта функция запускается, когда величина становится на 10 К ниже установленного значения. В этот момент вся производительность конденсатора включается и одновременно 33% производительности компрессора выключается (но минимально одна ступень). Это повторяется каждые 30 секунд. Активируется аварийная функция. Если температура подымается до установленной предельной величины, все ступени компрессора немедленно выключаются, а функция "начало впрыска" (Inject ON) активируется.

Аварийный сигнал снимается, когда температура падает на 10 К ниже предельной величины в течение 60 секунд.

Новое включение ступеней компрессора разрешается, когда соблюдены следующие условия:

    - температура упала на 10 К ниже предельной величины - до нового включения истекла задержка времени.

Снова разрешается управление конденсатором, если температура упала на 10 К ниже предельной величины.

Контроль минимального давления всасывания (Р0)

Эта функция быстро отключает все ступени компрессора, если давление всасывания становится ниже разрешенной величины.

Предел отключения может быть установлен в диапазоне от -120 до + 30OС.

Всасывание измеряется преобразователем давления Р0.

При отключении активируются следующие функции:

    - аварийная функция - функция "Inject On" (включение впрыска).

Аварийный сигнал снимается, когда соблюдены следующие условия:

    - давление (температура) выше предела отключения - задержка времени истекла (смотри дальше).

Новое включение ступеней компрессора разрешается, когда соблюдены следующие условия:

    - аварийный сигнал снят (задержка времени истекла) - истекла задержка времени до повторного запуска.

Задержка времени

Существует объединенная задержка времени для "Максимальной температуры нагнетания" и "Минимального давления всасывания".

После отключения регулирование не может быть возобновлено, пока не истечет задержка времени.

Задержка времени начинается, когда температура Sd опять упадет на 10 К ниже предельной величины или Р0 подымается выше своей минимальной величины.

Выдача аварийного сигнала при слишком высоком давлении всасывания

Можно задать такое значение величины давления всасывания, при превышении которого контроллер выдаст аварийный сигнал. Этот сигнал будет выдан через определенный промежуток времени, называемый задержкой. Сам процесс регулирования продолжится без изменений.

Контроль максимального давления конденсации Рс

Эта функция описана в разделе "Система защиты конденсатора".

Включение впрыска (Injection On)

Электронные расширительные клапаны должны быть закрыты, когда остановлены все компрессоры. В этом случае испарители не могут быть

Заполнены жидкостью, которая в последствие попадает в компрессор при возобновлении регулирования.

Для этой функции может использоваться одно из выходных реле, или эта функция может быть получена по системе передачи данных.

Конденсатор

Управление производительностью конденсатора может быть осуществлено посредством регулирования ступеней или изменением скорости вентиляторов.

* Ступенчатое регулирование

Контроллер может регулировать до восьми ступеней конденсатора, которые включаются и выключаются последовательно.

* Управление скоростью

Аналоговый выход контроллера подключен ко входу преобразователя частоты. Теперь все вентиляторы могут регулироваться от 0 до максимума производительности. Если требуется сигнал ON/OFF, он может быть получен с выхода реле.

Регулирование может производиться на основе одного из

Следующих двух принципов:

    - все вентиляторы работают на одной скорости - включено только необходимое число вентиляторов.

Управление производительностью конденсатора Включенная производительность конденсатора управляется фактической величиной давления конденсатора и зависит от того, подымается давление, или падает.

Регулирование осуществляется контроллером PI, который, однако, может быть заменен на контроллер Р, если конструкция установки этого требует.

Регулирование с контроллером PI

Контроллер включает производительность таким образом, что отклонение между фактическим давлением конденсации и величиной настройки становится как можно меньше.

Регулирование с контроллером Р

Контроллер включает производительность, которая зависит от отклонения между фактическим давлением конденсации и заданной величиной.

Пропорциональная полоса Хр показывает отклонение при 100% производительности конденсатора.

Уставка для давления конденсации

Уставка для конденсации может определяться двумя путями.

Или как фиксированная настdройка, или как настройка, которая изменяется в зависимости от окружающей температуры.

Фиксированная настройка

Эта настройка устанавливается для давления конденсации в С.

Плавающая настройка

Эта функция позволяет величине настройки давления конденсации изменяться в соответствии с наружной температурой в пределах определенного диапазона.

Настройка основана на:

    - наружной температуре - разнице между температурой воздуха и температурой конденсации при 100% производительности конденсатора - насколько велика включенная производительности конденсатора.

Установите масштабную разницу (dim tm) при максимальной нагрузке (например 15 К).

Теперь контроллер добавит значение к настройке, которое зависит от того, насколько велика включенная производительность компрессора - однако не меньше 3 К выше наружной температуры.

При регулировании с контроллером Р разница составит 3 градуса выше измеренной наружной температуры. Эта разница не будет зависеть от включенной производительности компрессора.

Ограничение настройки

Чтобы застраховать себя от слишком высокой или слишком низкой настройки регулирования, необходимо установить ограничение настройки.

Ручное управление производительностью конденсатора

Ручное управление производительностью может быть включено, когда игнорируется нормальное регулирование.

Во время ручного управления функции безопасности отменяются.

При принудительном регулировании производительности конденсатора защитные функции контроллера отключаются.

Принудительное управление через меню управления

Регулирование устанавливается в положение "Ручное".

Устанавливаются проценты регулируемой производительности.

Принудительное управление с помощью переключателей.

Если принудительное управление осуществляется посредством выключателей на лицевой панели модуля расширения, функция безопасности будет регистрировать любое превышение установленных величин и будет, при необходимости, передавать аварийные сигналы, но в этой ситуации контроллер не может включать или выключать реле.

Ступенчатое регулирование производительности

Включение и выключение производится последовательно.

Последнее включенное устройство будет отключаться первым.

Управление конденсатором

Переключение ступеней конденсатора

Для включения и выключения ступеней конденсатора нет задержек времени, кроме той задержки, которая присуща РI/P регулированию.

Таймер

Рабочее время двигателя вентилятора постоянно регистрируется.

Вы можете считать:

    - Время работы за текущие 24 часа - Время работы за предыдущие 24 часа - Общее время работы с момента, когда таймер последний раз был выставлен на 0.

Счетчик включений

Количество включений непрерывно регистрируется. Здесь можно считать количество периодов включенного состояния:

    - Количество за текущие 24 часа - Количество за предыдущие 24 часа - Общее количество с момента, когда счетчик последний раз был выставлен на 0.

Функция утилизации тепла

Газ высокого давления можно пропустить через теплообменник, использующий тепло, которое дает газ с высокой температурой.

Эта функция активируется двумя способами:

1. С помощью контактного входного сигнала

При получении контактного входного сигнала контроллер увеличивает уставку давления, при этом температура конденсации увеличивается, например, на 10 К.

2. С помощью регулятора температуры

Температура конденсатора контролируется датчиком, подключенным к контроллеру. Регулятор температуры с контактным выходом может включать и отключать два электромагнитных клапана. Если температура газа опустится ниже заданного предела, активируется контактный выход, а уставка температура конденсации увеличивается на заданную величину, например, на 10 К.

Функции безопасности для конденсатора

Сигнал аварийной защиты вентилятора и преобразователя частоты

Контроллер может получать сигналы о состоянии контура безопасности каждой ступени отдельного конденсатора.

Сигнал берется непосредственно с контура безопасности и подсоединяется ко входу "DI".

В случае разрыва контура безопасности контроллер выдает аварийный сигнал.

Мониторинг максимального давления конденсации (Рс)

Эта функция включает все ступени конденсатора и отключает одну за другой ступени компрессора, если давление конденсации становится выше разрешенного. Предел отключения может быть определен в диапазоне от -30 до +100 С.

Давление конденсации измеряется преобразователем давления Рс.

Эта функция включается в работу, когда величина становится на 3 К ниже заданной. В этот момент вся производительность конденсатора включается и одновременно 33% производительности компрессора выключается (но минимум одна ступень). Это повторяется каждые 30 секунд. Активируется аварийное реле. Если температура (давление) поднимется до установленной

Предельной величины, произойдет следующее:

    - все ступени компрессора немедленно отключатся - производительность конденсатора останется включенной - функция "начало впрыска" (Inject ON) будет активирована.

Аварийный сигнал будет снят, когда температура (давление) упадет на 3 К ниже предельной величины в течение 60 секунд.

Новое включение ступеней компрессора разрешено, когда соблюдаются следующие условия:

    - температура (давление) падает на 3 К ниже предельной величины - задержка времени для нового включения истекла

Задержка времени

После отключения регулирование не может быть возобновлено, пока не истечет задержка времени.

Задержка времени начинается, когда температура опять упадет на 3 К ниже предельной величины.

Интеллектуальное обнаружение неисправности (FDD) при прохождении потока воздуха конденсатора

Контроллер собирает информацию с средств управления конденсатором и отслеживает, уменьшение производительности конденсатора. Наиболее частыми причинами этого являются:

    - постепенное накопления грязи на лопатках вентилятора - инородное тело в канале всасывания - остановка вентилятора

Эта функция требует получение сигнала с датчика наружной

Температуры (Sc3), и чтобы все используемые ступени компрессора

Были идентичны.

Чтобы обнаружить накопление грязи, необходимо настроить функцию мониторинга для соответствующего конденсатора. Это достигается настройкой функции, когда конденсатор чист. Такая настройка должна начинаться до того, как установка запускается в работу.

Похожие статьи




Описание функциональной схемы управления - Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой

Предыдущая | Следующая