Вытяжные вентиляции производственного цеха

Предусмотрена защита по температуре воздуха после калорифера. Датчик 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 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.

4.5.1 Наружный датчик температуры

По датчику температуры наружного воздуха происходит переключение режимов работы зимний или летний (настроен на температуру 12°С). В зависимости от режима работы воздух либо нагревается, либо заслонка трехходового клапана фиксируется в защитное положение и ее электропривод выключается, воздух проходит через калорифер без подогрева.

В качестве наружного температурного датчика используется датчик марки QAC2010 (измеритель наружной температуры, рис. 4.22)

Рис. 4.22 - Внешний вид датчика QAC2010

Датчик может использоваться в качестве:

- контрольного датчика для управления температурой подающей в зависимости от погодных условий (сигнализатор);

- измерительного датчика в целях оптимизации.

Наружный датчик с чувствительным элементом Pt 100 Ом при 0 °С. Датчик помещен в пластмассовый корпус со снимающейся крышкой. Чувствительный элемент залит синтетической резиной. Доступ к клеммам для подключения датчика обеспечивается после снятия крышки. Кабель подключается либо с тыльной стороны (скрытая проводка), либо с нижней стороны (открытая проводка). В нижнюю часть корпуса может вкручиваться уплотнитель кабельного ввода Рk11.

Технические характеристики:

- диапазон измерения: -50...+700С;

- чувствительный элемент Pt 100 Ом при 0 °С;

- допустимые отклонения: ±1 0С при -10...+20 °С;

- степень защиты корпуса: IP43;

- форма выдачи сигнала - аналоговая.

В зависимости от цели использования, датчик может устанавливаться:

- для контроля: на стене здания, на которой имеются окна, выходящие из жилых помещений. При этом на датчик не должны падать солнечные утренние лучи. Если это не гарантируется, его лучше установить на стене с северной или с северо-западной стороны.

- для оптимизации:

Во всех случаях - на самой холодной стене дома или здания (обычно на стене с северной стороны).

Высота установки: предпочтительно посередине стены дома или здания, или зоны обогрева, но не ниже 2,5 м от уровня земли.

Не допускается крепление датчика над окнами, дверьми, вентиляционными решетками и другими источниками тепла; под балконами или козырьками крыш.

Во избежание ошибок измерения, вызванных циркуляцией воздуха, кабельный ввод датчика необходимо закрыть уплотнителем. Покраска корпуса датчика не допускается.

4.5.2 Датчик-реле перепада давления воздуха QBM81.5

Используется для контроля перепада давления, а также для контроля за пониженным и повышенным давлением в системах вентиляции воздуха.

Применяется для контроля:

- засорения фильтра (настроен на перепад давлений больше 200Па);

- аварийной остановки двигателя (настроен на перепад давлений меньше 300 Па).

Принцип действия: перепад давления между обоими соединениями деформирует пружинную диафрагму, происходит замыкание контактов и выдача сигнала на ПЛК (уровень сигнала - 24 В).

Он пригоден для крепления на воздуховодах или стенах. Рекомендуемая ориентация - вертикальная, хотя в принципе приемлемо любое местоположение. Соединительные трубки могут иметь произвольную длину, однако если они длиннее 2-х метров, время реакции на перепад давления увеличивается. Датчик должен устанавливаться таким образом, чтобы он находился сверху от точек соединения. Для того чтобы избежать конденсации, трубопроводы должны прокладываться так, чтобы от точек соединения их с датчиком-реле трубопроводный участок имел уклон (без образования петли).

Диапазон измерения 50…500Па. Производитель - фирма «Siemens». Форма выдачи сигнала - дискретная. Для реализации системы необходимо 8 датчиков - по два на каждую ветвь вентиляции.

4.5.3 Датчик температуры типа QAM2110.040

Внешний вид датчика приведён на рис. 4.23.

Рис. 4.23 - Внешний вид датчика QAM2110.040

Канальный датчик температуры используется в установках вентилирования воздуха в качестве датчика температуры входящего или выходящего воздуха, а также измерительного датчика, как например, для индикации измеряемых величин или подачи данных измерении централизованной системы контроля.

Технические характеристики:

- рабочий диапазон: от -50 до +80°С;

- измерительный элемент: Pt 100 Ом/0°C;

- постоянная времени: 0,05 с;

- форма выдачи сигнала - аналоговая.

Место установки:

- в вытяжном канале до вытяжного вентилятора (3 датчика - по количеству вытяжных каналов);

- в качестве ограничителя температуры входящего воздуха по возможности ближе к помещению, но после калорифера и до первого вывода магистрального воздухопровода;

- чувствительный элемент не должен касаться стенок канала.

4.5.4 Датчики контроля чистоты воздуха

Датчики вводятся в систему вытяжной вентиляции с целью упорядочить ее режим работы в плане вытяжки вредных веществ при наличии их в воздушной производственной среде. Логично, что вытяжная вентиляция должна работать только в тех случаях, когда в этом есть необходимость. Таким образом, датчики контроля чистоты воздуха призваны не только контролировать состав воздушной среды на содержание ПДК вредных веществ и пыли, но и решать задачу экономии электроэнергии.

Загрязняющие вещества объединим в 2 группы: продукты горения (угарный газ, сера элементарная, сероводород), и пылевидные продукты загрязнения (сажи черные, свинец и его неорганические соединения, пыль нетоксичная и капли эмульсий смазочно-охлаждающих).

Таким образом, необходимо два типа датчиков - датчики-газоанализаторы, которые сканируют плотность воздуха на содержания пыли и пылевидных веществ, а также датчики, реагирующие на появление в сканируемой среде продуктов горения. Выбранные датчики также должны быть легко монтируемые в канал вытяжной вентиляции (или в вытяжной зонт).

Рис. 4.24 - Внешний вид датчиков-сигнализаторов на продукты горения TGS2442 и TGS2445

Компания Exergia Division II выпускает газоанализаторные датчики-сигнализаторы, базирующиеся на металлоксидных (SnO2) чувствительных элементах типа TGS производства компании Фигаро (рис. 4.24), Япония. Газоанализаторные датчики предназначены для непрерывного контроля за составом воздуха в помещениях, производственных цехах. В зависимости от типа устанавливаемого чувствительного элемента, датчики чувствительны к разным газовым составам, самыми распространенными, являются датчики СО2, серы и сероводорода, угарного газа СО, пропилена.

Датчики с аналоговым выходом поставляются с градуировочными графиками, то есть настраиваются вручную. Таким образом, эти датчики являются комплексными, работаю как сигнализаторы - срабатывают при превышении определенного порога содержания вредных примесей в воздухе. Выходным элементом сигнализаторов является реле.

Выходной сигнал аналоговых датчиков нормируется в стандартных токовых единицах - 4-20 мА.



Рис. 4.25 - Принципиальная электрическая схема датчиков-сигнализаторов марки TGS

Монтаж датчиков может быть выполнен в вытяжных зонтах над работающим оборудованием. Количество - 7 датчиков по количеству вытяжных зонтов. Датчики поставляются в пыле- и влагозащитном корпусе, рабочий диапазон температур - от -5°С до 60°С.

Рис. 4.26 - Датчик загрязненности воздуха SHARP GP2Y1001AU

Для контроля чистоты воздушной среды воспользуемся датчиками-сигнализаторами компании SHARP (рис. 4.26). Они позволяют анализировать воздушную зону на высоте монтажа суммарной площадью до 100 м2. Монтируются на стенах на высоте не более 2,5 м от поверхности.

Выходной сигнал аналоговых датчиков нормируется в стандартных токовых единицах - 4-20 мА. Сигнализируют о загрязненности воздушной среды, используя сканирование. Рабочий диапазон температур: от -25°С до 80°С. Исполнение - пыле- и влагозащитное, высокая помехоустойчивость.

Расположение выбранных датчиков - в рабочих зонах и помещениях, оборудованных элементами вытяжной вентиляции (вытяжные зонты, вытяжные купола). Таким образом, выбранные датчики позволят полностью контролировать состав воздушной производственной среды и своевременно принимать решение о включении/выключении вытяжной секции.

Количество - 4 штуки (2 - для помещения более 200 м2, по одному - для помещений меньшей площади, оборудованных вытяжкой.

4.5.5 Термостат защиты от замерзания типа QAF81.3

Термостат контролирует температуру воздуха после теплообменника в системе вентиляции, тем самым защищая его от замерзания и последующего разрушения теплообменника. Внешний вид датчика приведён на рис. 4.27.

Газонаполненный капилляр, соединенный с диафрагмированной камерой, представляет собой измерительный элемент, который механически связан с микропереключателем. Термостат чувствителен к падению температуры ниже установленного порога на длине участка капилляра 30 см.

При превышении температуры выше порога происходит автоматический сброс термостата. Капилляр термостата должен быть установлен непосредственно после калорифера по потоку воздуха. Его необходимо уложить петлями в плоскости, параллельной теплообменнику, на расстоянии от теплообменника около 5 см на специальных кронштейнах. Капилляр термостата должен перекрывать все сечение воздуховода после калорифера. Диапазон измерения -5…+15°C. Настроен замыкать контакты при температуре воздуха 5°C и ниже. Производитель: фирма «Siemens».

Рис. 4.27- Внешний вид термостата защиты от замерзания QAF81.3

Таким образом, сведем в таблицу 4.8 значения температурных уставок.

Таблица 4.8 Значения температурных уставок

Наименование	Значение
Заданная температура воздуха в калорифере	50°С
Температура наружного воздуха, при котором система меняет режим работы	12°С
Температура блокировки приточного канала (переохлаждение калорифера)	5°С
Заданная температура вытяжного воздуха (для аварийной вытяжки в случае перегрева среды)	40°С
Температура включения режима защиты от перегрева калорифера	65 °С

Значения температурных уставок будут использованы при написании управляющей программы ПЛК.

Заданный диапазон значений температуры приточного воздуха для теплого и холодного периодов соблюдается при прогреве воздуха в калорифере до 50°С и его притоке в рабочие помещения.

4.6 Общая модель САУ приточной вентиляции по процессу подготовки температуры воздуха

Таким образом, в соответствии с рассмотренными в предыдущих пунктах устройствами автоматизации, принципами их управления и регулирования, можно составить тактовую циклограмму процесса вентилирования помещений в разных ситуациях.

Циклограмма последовательности работы механизмов и узлов оборудования, входящего в состав системы, является практически алгоритмом ее работы и служит исходной информацией для создания системы управления всем участком вентиляции. Следует отметить отсутствие необходимости включать в циклограмму все механизмы комплекса, т.к. многие группы механизмов управляются самостоятельно от своих систем управления. Такт здесь - это отдельное действие механизма, связанное с изменением его положения или состояния. На ней отображены устройства каналов приточной и вытяжной системы, в том числе и калориферная установка.

Разработку математической модели переходных процессов в наиболее простом варианте начнем с описания процессов, происходящих в приточной вентиляционной системе, обслуживающей некоторое помещение. Теплообменник регулируется по сигналу от датчика температуры воздуха, находящегося в этом помещении и реагирующего на ее отклонение от заданной установки.

Следовательно, контур регулирования является замкнутым.

При этом предусматривается качественно-качественный способ регулирования, т.е. колебания теплопоступлений и теплопотерь в помещении устраняются за счет изменения температуры приточного воздуха при постоянном его расходе.

В свою очередь, температура притока изменяется вследствие подмешивания того или иного количества охлажденной воды из обратного трубопровода через трехходовой клапан к горячей воде, поступающей в теплообменник, также при постоянном общем ее расходе.

Структурная схема САУ для системы обеспечения микроклимата в помещении представлена на рис. 4.28.

При ее построении учтено, что в силу принятого способа регулирования входным параметром для помещения, выбранного в качестве объекта регулирования, являются переменные теплопоступления или теплопотери Q, Вт, а выходным - температура воздуха в помещении tв, °C. Собственно САУ вместе с системой вентиляции в этом случае играют роль отрицательной обратной связи для помещения по каналу «Q - tв».



Рис. 4.28 - Структурная схема приточной ветви САУ ПВВ: Wрег - передаточная функция регулятора; Wио - передаточная функция исполнительного органа (трехходовой кран с электроприводом); WTO - передаточная функция технического объекта (трубопровод); WП - передаточная функция помещения; WД - передаточная функция датчика; группа блоков, находящихся в обратной связи, рассчитана в п.4.3; U1...U6 обозначают сигналы после промежуточных звеньев системы

Тогда математическая модель переходного процесса в САУ будет иметь вид

В соответствии с ранее данным определением и схемой САУ, приведенной на рис. 4.28, по физическому смыслу Wсист здесь представляет изменение температуры tв с течением времени при единичном тепловом воздействии, т.е. при Q = 1 Вт.

Следовательно, размерность Wсист должна быть [К/Вт]. Тогда передаточная функция САУ при использовании позиционного регулятора в линейном варианте будет выглядеть следующим образом

Где al ... a7 - коэффициенты, получающиеся при подстановке в (4.38) передаточных функций элементов САУ с учетом их коэффициентов передачи и постоянных времени;

р - некоторый комплексный параметр, имеющий размерность с-1.

Выражение (4.39) представляет переходный процесс в виде изображения, получаемого из переходной функции-оригинала с помощью интегрального преобразования Лапласа.

Рекомендуется получать значение оригинала переходной функции, используя приближенное аналитическое моделирование. Его сущность заключается в формальной замене оператора р на 1/ф, где ф - время с момента воздействия на систему, с. Такая замена базируется на соображениях, вытекающих из анализа размерностей. Как показывают расчеты на простейших примерах, данный прием позволяет достаточно точно определить характер поведения переходной функции, применяя несложный математический аппарат. Погрешность вычисления максимального отклонения при этом не превышает 15...20%, что вполне достаточно для инженерных расчетов.

Подставим известные передаточные функции, полученные в п.4.3, в выражение (4.38), смоделируем процесс регулирования температуры воздуха в помещении, при этом пренебрежем величиной теплопотерь Q. Процесс моделирования проведем для ряда выбранных значений входных напряжений из табл. 4.3.4 и коэффициента передачи пропорционального регулятора kp=3,75 (угл. град/В) в программе VisSim (рис. 4.29 - 4.30). Так как диапазоны регулирования и значение коэффициента передачи малы, то это не приведет к сильному ухудшению качества работы системы. Чем больше выбран пропорциональный диапазон регулирования, тем большей будет величина статистической ошибки. При малой величине пропорционального диапазона увеличивается время переходных процессов, и при некоторых условиях может возникнуть автоколебательный (незатухающий) процесс в контуре регулирования.

Передаточную функцию помещения без учета его динамического сопротивления, рекомендуется принять за

где

Здесь V - объем помещения, м3; c=1005 Дж/(кг_К), и с=1,225 кг/м3 - соответственно удельная теплоемкость и плотность внутреннего воздуха.

Если учитывать динамическое сопротивление помещения, то его модель значительно усложнится и станет зависимой от таких параметров, как, например, теплопотери Q. Но это принципиально для небольших помещений с низкими потолками, а для высоких объемных помещений может быть использована принятая (4.40) модель. Иначе, динамический характер без соответствующей термодинамической модели распределения тепловых потоков несет за собой огромные погрешности вычислений.

Таким образом, подставив числовые значения объявленных величин, рассчитаем, что значение начального коэффициента равно: 13,54*10-9 Дж/К.

Модель САУ ПВВ по регулированию температуры воздуха калорифера, выполненная в среде моделирования VisSim v6.0, приведена в приложении Г.



Рис. 4.29- Переходный процесс приточной ветви САУ ПВВ по регулированию температуры при Uвх=6 В и kp=3,75 угл. град/В (перерегулирование - 31 %, время регулирования - 1,53 с)

Как видно из графика переходного процесса (рис. 4.29) требования к качеству работы системы выполняются при небольших значениях входного напряжения, САР температуры воздуха относительно регулирования по положению заслонки работает с заданной точностью.

Как видно из графика переходного процесса (рис. 4.30), регулирование посредством изменения управляющего напряжения удовлетворяет качественным требованиям переходного процесса, при самом большом значении входного напряжения 24 В (заслонка полностью открыта) качественные показатели хуже, чем при регулировании с применением программно реализованной функции ПКУ, однако можно сделать вывод о возможности применения предложенного способа регулирования. Также видно, что у системы появилась установившаяся ошибка - следствие использования принципа пропорционального регулирования, впрочем, находящаяся в допустимом коридоре точности - 5%, а также склонность к автоколебательному процессу.



Рис. 4.30- Переходный процесс приточной ветви САУ ПВВ по регулированию температуры при Uвх=24 В и kp=3,75 угл. град/В (перерегулирование - 39%, время регулирования - 1,85 с)

Таким образом, по итогам описания технических средств автоматизации, входящих в состав САУ ПВВ, а также составления их математических моделей и режимов и параметров для управления ими, определения значений констант, можно приступать к разработке управляющей программы ПЛК.

4.7 Электропроводка и внешние соединения САУ ПВВ

Правильная электропроводка - залог устойчивости и долговечности САУ ПВВ. Поэтому, необходимо обратить особое внимание на выбор проводящих кабелей для устройств автоматизации.

Дискретные датчики и исполнительные механизмы подсоединяются к щиту контрольным кабелем КВВГ (рис. 4.31)



Рис. 4.31 - Контрольный кабель КВВГ изоляцией из ПВХ пластиката

Токопроводящая жила -- медная, однопроволочная, 1 класса по ГОСТ 22483. Изоляция -- из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) пониженной горючести. Скрутка -- изолированные жилы кабелей скручены (3х0,75). Предназначен для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В, для прокладки в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабель.

Технические характеристики кабеля КВВГ:

Рабочая температура окружающей среды: от -50 °С до +50 °С.

Относительная влажность воздуха при температуре +35 °С: 98 %.

Электрическое сопротивление изоляции жил при температуре +20 °С сечением: 0,75мм2 -- не менее 9 МОм/км;

Длительно допустимая температура нагрева жил при эксплуатации: не более +90 °С.

Кабели устойчивы к монтажным изгибам. Строительная длина кабелей не менее 250 м. Передача сигнала без потерь осуществляется на расстояние до 200 м.

Аналоговые датчики подключаются экранированным кабелем МКЭШ 3х0,75 согласно стандарту 4-20 мА. Преимуществами данного стандарта являются двухпроводная схема подключения, высокая степень защиты от наводок с силовых кабелей, не требующаяся калибровка датчика на контроллере и контроль короткого замыкания и обрыва линии. Кабель МКЭШ 3х0,75 состоит из витого многожильного провода 0,75 мм и экраном из оплетки. Максимальная длина передачи данных без искажения - не более 300 м, сопротивление линии связи - 9,3 Ом на каждые 100 м кабеля.

При подключении к щиту управления экраны кабелей соединяются между собой на шине заземления.

Щит управления и агрегаты системы должны быть заземлены/занулены согласно требованиям ПУЭ (подробнее об этом - в разделе 7).

5. Обоснование выбора управляющего ПЛК

Центральным звеном проектируемой системы автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией производственных цехов и помещений является управляющий элемент - программируемый логический контроллер (ПЛК) фирмы WAGO серии I/O System. Данный контроллер предназначен для удаленного сбора данных на основе различных промышленных сетей. Критериями выбора данного контроллера выступают:

- компактность;

- возможность принимать/передавать дискретные, аналоговые, числоимпульсные сигналы, а также обмениваться данными с различными специальными устройствами;

- высокое быстродействие и достаточный для хранения управляющей программы и данных объем памяти;

- большое количество информационных каналов, позволяющих без наращивания модулей контроллера охватить все решаемые в дипломном проектировании задачи;

- простота программирования и отладки управляющей программы микроконтроллера, поддержка стандартных языков программирования;

- высокая степень защиты от помех, пыли, влаги, короткого замыкания, скачков напряжения.

Всеми поставленными требованиями выбранный ПЛК обладает. Идеология WAGO I/O основана на предоставлении разработчику максимальных возможностей в конфигурировании, наращивании и обслуживании системы.

Подключение к различным промышленным сетям осуществляется путем применения соответствующих базовых контроллеров, при этом состав модулей ввода/вывода может оставаться неизменным.

С другой стороны, пользователю предоставлена возможность максимально гибко изменять состав каналов ввода/вывода за счет использования модулей, рассчитанных на подключение 4-х, 2-х или одного канала ввода/вывода. Это дает значительную экономию средств по сравнению с традиционными ПЛК, имеющими, как правило, модули, рассчитанные на 16/8 каналов ввода/вывода, за счет уменьшения избыточности системы.

В WAGO I/O отсутствует традиционное для практически всех PLC объединительное шасси. Механическим соединителем для отдельных модулей ввода/вывода является стандартный монтажный DIN-рельс, а электрическим -- надежные лепестковые контакты внутренней шины.

Состав выбранного логического контроллера представлен на рис. 5.1.

Контроллер может выполнять некий управляющий алгоритм, на основании которого он и управляет состоянием своих выходных модулей напрямую, без участия компьютера верхнего уровня. Программирование таких контроллеров осуществляется с помощью стандартного технологического языка программирования WAGO I/O PRO32 стандарта МЭК 61131.3.

Загрузка управляющих программ может быть осуществлена как локально, через диагностический порт контроллера WAGO I/O, так и дистанционно, по сети Fieldbus (если использовать локальную сеть предприятия). Таким образом, выбранный ПЛК может осуществлять управление исполнительными механизмами на основе сбора информации от датчиков как через стандартные кабели (МКЭШ, КВВГ), так и с использованием локальной сети предприятия. Однако, из-за устаревания сетевого оборудования и ЛВС ОАО «ВОМЗ» вариант реализации САУ ПВВ с использованием действующей локальной сети не рассматривается. Данный вариант - одно из направлений модернизации проекта, направленное на масштабирование разработанной системы на все цеховое вентиляционное оборудование.



Рис. 5.1 - Элементы ПЛК WAGO I/O System

Основные технические характеристики программируемых контроллеров WAGO I/O приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1 Технические характеристики ПЛК WAGO I/O

Наименование	Численное значение
Объём памяти программ	32 кбайт
Объём памяти данных	32 кбайт (16х2 кбайт)
Максимальное число программных инструкций	около 3000
Количество одновременно выполняемых программ	1
Гарантированное время цикла исполнения программы	около 3 мс для программыь из 1000 инструкций (включая время обмена с модулями ввода/вывода)
Система программирования	WAGO I/O PRO32, в стандарте МЭК 61131.3
Поддерживаемые языки программирования:	Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), Structured Function Chart (SFC), Instruction List (IL), Structured Text (ST)
Требования по питанию	24 В, 500 мА
Диапазон рабочих температур	0…50°С
Суточная потребляемая мощность	1,2 кВт

Модули ввода/вывода обеспечивают сопряжение внешних сигналов с внутренней шиной. Модули позволяют подключать датчики и исполнительные устройства, а также содержат цепи гальванической развязки и индикаторы состояния каналов. Различаются несколько основных групп модулей ввода/вывода:

- модули ввода дискретных сигналов: маркируются желтым цветом. Позволяют подключать любые дискретные датчики с рабочим напряжением 24, 48, 220, по 2-, 3- и 4-хпроводной схеме. В зависимости от типа модули поставляются в 2-, 4-, и 8-миканальном исполнении, содержат входной шумоподавляющий фильтр и работать с сигналами как положительной, так и отрицательной логики. К модулям данного типа принято также относить и частотные модули (одноканальные), которые обеспечивают подсчет событий или измерение частоты сигналов, формируемых датчиками, хотя, с точки зрения программиста (а также всех стандартных программ конфигурации), он больше похож на модуль аналогового ввода, так как возвращает не один бит данных, а целое слово;

- модули вывода дискретных сигналов: маркируются красным цветом. Обеспечивают подключение исполнительных механизмов с рабочим напряжением 24 или 220 В. Выходные модули ШИМ (двухканальные), формирующие широтно-импульсный сигнал для пропорционального управления исполнительными механизмами, также относятся к данной подгруппе, хотя программно конфигурируются так же, как модули ЦАП;

- модули ввода аналоговых сигналов: маркируются зеленым цветом. Обеспечивают прием сигналов с аналоговых датчиков, имеющих стандартные уровни выходных сигналов: 0…20 мА, 4…20 мА, 0…10 В, ±10 В. Модули поставляются в 2-х и 4-хканальном исполнении;

- модули вывода аналоговых сигналов: маркируются синим цветом. Обеспечивают пропорциональное управление исполнительными механизмами и формируют сигналы 0…20 мА, 4…20 мА, 0…10 В, 0…24 В, ±10 В. Модули поставляются только в 2-х и 4-хканальном исполнении.

- оконечный терминальный модуль: замыкает линию адреса внутренней шины. Данный модуль должен быть обязательно установлен в собранный узел WAGO I/O с противоположной стороны от базового контроллера узла сети;

- модули подключения линий питания: обеспечивают подачу необходимых напряжений питания на логические и периферийные части модулей ввода/вывода. Содержат в себе цепи фильтрации, предохранители и светодиодные индикаторы состояния, а также встроенные источники питания.

Данные модули позволяют создавать большие распределенные системы сбора данных и управления на базе контроллеров WAGO I/O.

Выбранный ПЛК WAGO I/O System представлен на рис. 5.2.

Рис. 5.2 - ПЛК WAGO I/O System

Заключение

Разрабатываемая система автоматического управления приточно-вытяжной вентиляционной установкой подобна уже разработанным устройствам, основное отличие в том, что система была разработана на новом свободно программируемом контроллере пятого поколения WAGO I/O System 750.

Можно отметить основные принципиальные отличия разрабатываемой системы от традиционно используемых на большинстве российских предприятий:

- применение свободно программируемого контролера позволяет осуществить управление вентиляционной установкой в автоматическом режиме, отсюда следует, что заданные параметры, например поддержание установленной температуры в производственных помещениях, будут поддерживаться значительно точнее, чем при ручном управлении;

- применение свободно программируемого контролера позволяет в любой момент подключить новые системы, добавив, модули расширения или изменить работу системы по требованию заказчика;

- использование в системе контроллера WAGO I/O позволяет вводить аналогичные системы, объединение их в единую систему и ввести диспетчеризацию по шине FieldBus (направление совершенствования проекта);

- применение автоматического управления позволяет не держать в штате предприятия лиц ответственных за поддержание комфортных условий для работников. Следовательно, уменьшаются эксплуатационные расходы и производственный риск, связанный с человеческим фактором;

- на комплектующие изделия вновь создаваемого устройства предприятие изготовитель даёт значительно больший гарантийный срок.

Применение данной системы экономически эффективно из-за невысокой стоимости комплекта автоматики (по сравнению с существующими предложениями), а также обеспечивается защита дорогостоящего оборудования. Это обеспечивает экономию на ремонт или замену оборудования. Система обладает высокими энергосберегающими свойствами, что определяет быстрые сроки ее окупаемости.

Система обеспечивает защиту технического персонала от поражения электрическим током (защитное зануление, реле отключения, изоляция проводки), а также является устойчивой к агрессивной среде производственных цехов.

В дипломном проекте рассмотрены все вопросы, обозначенные в задании на дипломное проектирование, техническом задании и требований ГОСТ на разработку САУ.

В ходе выполнения проекта были разработаны:

- принципиальная функциональная схема автоматизации со спецификацией;

- коммутационная программа контроллера;

- таблица внешних соединений;

- блок-алгоритмы функционирования системы (в т.ч. и в аварийных режимах);

- тактовая циклограмма работы САУ ПВВ;

- алгоритмы реагирования системы на сигнал от ППС, в т.ч. разработка защиты системы вытяжной вентиляции от возгораний.

Выбраны датчики, исполнительные механизмы, регулирующий клапан и устройства защиты.

Спроектированная система автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией обладает высокой окупаемостью и экономичностью, по итогам тестирования готова к внедрению на производство ОАО «ВОМЗ», участки резки металла и литья под давлением.

Список использованных источников

1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 926-93. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению - М.: Госстандарт России, 1994.

2. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. - Введ. 10.09.98. - М.: Госстандарт России, 2001. - 50 с.

3. Строительные нормы и правила : СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - Введ. 04.08.91. - М.: Стройиздат, 2008. - 72 с.

4. Строительные нормы и правила : СНиП 2.04.09-84. Пожарная автоматика зданий и сооружений. - Введ. 01.11.87. - М.: Стройиздат, 1998. - 80 с.

5. Строительные нормы и правила : СНиП 2.21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. - Введ. 15.10.87. - М.: Стройиздат, 1994. 54 с.

6. Строительные нормы и правила : СНиП 3.05.07-85. Системы автоматизации. - Введ. 03.10.84. - М.: Стройиздат, 1994. - 40 с.

7. Барташев, Л.В. Организация и экономика технической подготовки производства / Л.В. Барташев - М.: Высш. шк. , 1972

8. Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков и др.: под общ. ред. С. В. Белова. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.

9. Бесекерский, В.А. Теория автоматического регулирования: учебник для вузов / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов.: под общ. ред. В.А. Бесекерского. - М.: Наука, 1972. - 768 с.

10. Богословский, В.Н. Отопление и вентиляция: учебник для вузов и сузов / В.Н. Богословский, С.П. Маминов.- М: Стройиздат, 1976. - 450 с.

11. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха // Е.С. Бондарь, Б.К. Пажин, С.В. Троегубов и др.; под ред. Е.С. Бондаря. - К.: «Аванпост-Прим», 2005. - 816 с.

12. Востриков, А.С. Теория автоматического регулирования: учебник для вузов / А.С. Востриков, Г.А. Французова.: под общ. ред. А.С. Вострикова. - М.: Высшая школа, 2004.- 365 с.:ил.

13. Олссон, Г., Цифровые системы автоматизации и управления: издание третье, переработанное и дополненное / Г. Олссон, Дж. Пиани.: СПб.: Невский диалект, 2001. - 520 с.: ил.

14. Зедгенизов, Д.В. Формирование алгоритмов управления воздухораспределением в вентиляционных сетях / Д.В. Зедгенизов// ИГД СО РАН. Изв. вузов. - Автоматизация. - 2010.- №7 - С.55-62

15. Королев, Г.В. Электронные устройства автоматики. Издание второе, переработанное и дополненное / Г.В. Королев. - М: Высшая школа, 1991

16. Кузьмин, М.С. Вытяжные и воздухораспределительные устройства / М.С. Кузьмин, П.А. Овчинников: под общ. ред. М.С. Кузьмина. - М.:Стройиздат. 1987. - 260 с.: ил.

17. Лугин, И.В. Разработка режимов работы вентиляции для повышения температуры воздуха в зимний период на тупиковой станции метрополитена мелкого заложения / И.В. Лугин, А.М. Красюк // Изв. вузов. Строительство. Новосибирск. -2004. - №10. - С.53 - 60.

18. Молчанов, Б.С. Проектирование промышленной вентиляции / Б.С. Молчанов. -СПб.: Стройиздат, 1970. - 800 с.: ил.

19. Никитин, В.Н., Энциклопедия безопасности [электронный ресурс]: 2002. Режим доступа: http://www.opasno.net/st290.html

20. Нефелов, С.В. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха / С.В. Нефелов, Ю.С. Давыдов : под общ. ред. С.В Нефелова. - М.: Стройиздат, 1984. - 328с.:ил.

21. Петров, Н.Н. Автоматизация проветривания шахт и разработка системы регулирования главных вентиляторов/ Н.Н. Петров // ФТПРПИ. - 1987. - № 4. - С.79 - 88.ъ

22. Петров, Н.Н. Исследование на АЦВК и в натурных условиях переходных процессов и частотных свойств вентиляционных систем перегонов, получение математического описания: учеб. пособие/ Н.Н. Петров, С.В. Севостьянов: под общ. ред. С.В. Севостьянова. - М.: Ренессанс. 2007. - 115 с.: ил.

23. Попов, В.П. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха/ В.П. Попов. - СПб.: Стройиздат. - 1970.-476 с.

24. Седельников, Ф. И. Безопасность жизнедеятельности (охрана труда): учеб. пособие (электронная версия) - Вологда, 2001.

25. Сергиенко, А.Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко - СПб.: Питер, 2003. - 604с.: ил.

26. Тюкин, В.Н. Теория управления: Конспект лекций. Часть 1. Обыкновенные линейные системы управления / В.Н. Тюкин. - Вологда: ВоГТУ, 2000. - 200 с.: ил.

27. Тюкин, В.Н. Теория управления: Конспект лекций. Часть 2. Обыкновенные линейные системы управления / В.Н. Тюкин. - Вологда: ВоГТУ, 2000. - 200 с.: ил.

28. Ушаков, А.Л. Вентиляция и кондиционирования производственных помещений: учеб. пособие / А.Л. Ушаков, П.В. Чащин. - М.: АСТ-ПРЕСС, 2011. - 300 с.:ил.

29. Чарушев, А.В. Автоматизация процессов жизнеобеспечения производства / А.В. Чарушев, Ю.Л. Мартынов - СПб.: Питер, 2010. - 320 с.: ил.

30. Юрлов, С.П. Нестандартные подходы к реализации процессов управления вентиляционными установками: учебник для вузов / С.П. Юрлов. СПб.: Питер, 2011. - 150 с.: ил.

Приложение А

Маркетинговое исследование существующих шкафов САУ ПВВ

Приложение Б

Постановка задач дипломного проектирования: техническое предложение

Приложение В

Тактовая циклограмма работы САУ ПВВ

Рис. В.1

Приложение Г

Математическая модель САР температуры воздуха калорифера по обслуживаемому помещению в среде VisSim v6.0

Рис. Г.1

Приложение Д

Принципиальная функциональная схема автоматизации ПВВ

Приложение Е

Пояснительная таблица к принципиальной функциональной схеме автоматизации

Таблица Используемые датчики и исполнительные механизмы схемы автоматизации ПВВ

Поз.	Поз. обозн.	Наименование	Кол.	Примечание
1	Te	Датчик наружной температуры Siemens QAC2010	1
2а,3а	КП, КВ	Электропривод шибера приточной/вытяжной секции	4	по кол-ву вент. каналов
2б,3б	Ge	Датчик положения DM9NVL шибера приточной/вытяжной секций	4	по кол-ву вент. каналов
4,9	PDS	Датчик перепада давлений воздуха Siemens QBM81.5 фильтров	4
5а		Электропривод управления запорно-регулирующим клапаном (ЗРК) Regin S24 калорифера	1
5б		Пускатель электропривода ЗРК Regin S24	1
6	TS	Датчик температуры термостата защиты от замерзания Siemens QAF81.3	1
7а	В	Электропривод вытяжного вентилятора	3	ВЦ-4-76-12 (1 шт.), ВЦ-4-76-10 (2 шт.).
8а	П	Электропривод приточного вентилятора ВЦ-4-76-16	1	модель ВЦ-4-76-16
7б,8б	PDS	Датчики перепада давлений воздуха Siemens QBM81.5 вентиляторов	4	по кол-ву вентиляторов
10,12	TE	Канальный датчик температуры Siemens QAM2110.040	8	1 датчик - монтаж в приточный канал, 7 датчиков - монтаж в вытяжные зонты
11	ППС	Щит противопожарной сигнализации Сокол ПС 2.41-5	1
13	АА	Датчики-газоанализаторы и датчики пыли	11	газоанализаторы TGS2445 - 7 шт., датчики пыли Sharp GP2Y - 4 шт.
	ЗРК	Запорно-регулирующий (трехходовой) клапан VXP45.20-4 калорифера	1

Приложение Ж

Ленточный график разработки САУ ПВВ

Размещено на Allbest.ru