Автоматизированная система управления вентиляцией компрессорной станции предназначена для подготовки воздуха охлаждения компрессоров и отбора горячего воздуха для обогрева производственных помещений.
Ввод в работу – март 2012 г.
При модернизации компрессорной станции Самарского Гипсового Комбината потребовалось решение, позволяющее эффективно утилизировать тепло получаемое в процессе сжатия воздуха, использовать тепло которое ранее выбрасывалось впустую. Службой развития Заказчика была спроектирована вентиляционная система, частью которой впоследствии стала система управления описываемая в настоящей статье.
Назначение и функции системы:
Система проточного охлаждения компрессорной предназначена для автоматического управления расходом воздушного протока через помещение компрессорной в зависимости от количества включенных компрессоров, а также для стабилизации температуры потребляемого компрессорами из помещения воздуха в заданном диапазоне 15-35 °С.
Система автоматики построена на базе промышленного контроллера ПЛК160 и панели оператора СП270-Т ф.ОВЕН. Система в автоматическом режиме отслеживает температуру на улице и в помещении. С помощью регулирующих заслонок и частотных приводов происходит регулирование подачи и смешивания воздуха системы вентиляции.
Определенная степень рециркуляции уже нагретого работающими компрессорами воздуха, обеспечивает необходимое количество и температуру проходящего через компрессоры охлаждающего воздуха. Таким образом достигается значительная экономия энергии на отопление соседнего технологического здания (куда утилизируется тепло в холодное время года), сами компрессоры получают стабильный режим работы по всасываемому воздуху и по температуре помещения компрессорной, защищается здание компрессорной от вымораживания при полной остановке компрессоров.
Управление системой автоматики проточного охлаждения компрессорной осуществляется с лицевой панели шкафа управления, где расположен переключатель выбора режима «Ручной» / «Автоматический» и графическая сенсорная панель СП270-Т для отображения текущих параметров и коррекцией параметров автоматического режима работы системы.
Работа системы проточного охлаждения спроектирована так, что ни при каких условиях (кроме ситуации «пожар») не должна прерываться, в каком бы режиме ручном или автоматическом шкаф не находился. Для работы достаточно чтобы были включены защитные автоматы, присутствовало питание и отсутствовал сигнал «пожар». При пропадании внешнего питания и последующем его появлении система проточного охлаждения самостоятельно возобновит свою работу.
Для ручного режима, или при временной не готовности контроллера (ПЛК) при переключении в автоматический режим (или его отказе) предусмотрено открытие всех пропорциональных заслонок на 50% и работа частотных преобразователей вентиляторов на 30% от номинальных оборотов.
Структурная схема системы вентиляции
На рисунке изображен главный рабочий экран операторской панели, он практически повторяет функциональную схему автоматизации. При нажатии на изображение любого элемента схемы появляется всплывающее меню этого элемента, которое предлагает оператору определить рабочий режим, ввести параметры, изменить статус конкретного устройства.
Подробное описание работы с панелью приводиться в руководстве по эксплуатации.
Режимы работы:
Пожар - внешний сигнал для приведения системы вентиляции в безопасное положение.
Автоматический - обеспечивает полное управление и принятие решений на базе промышленного контроллера.
Ручной - все регуляторы занимают определенные положения и фиксируется подача воздуха. Этот режим используется для быстрого приведения системы вентиляции в стационарный режим работы, реализован аппаратно и может быть включен в случае выхода из строя контроллера.
Полуавтомат - включен Автоматический режим, но некоторые устройства находятся в режиме ручного управления. Используется для ремонта или замены устройства, а также для получения нестандартных состояний вентиляции.
Контуры регулирования:
- Контур нагнетания – обеспечивает выравнивание давления между улицей и помещением компрессорной. Обеспечивает гарантированную подачу воздуха в помещение компрессорной и компенсирует расход выбросного контура
- Контур выбросной – обеспечивает отбор нагретого воздуха и подачу на обогрев, регулируется по давлению создаваемому охлаждаемым вентилятором компрессора и внешним давлением. Обеспечивает гарантированный отбор нагретого воздуха.
- Контур подогрева – обеспечивает удержание заданной температуры в помещении компрессорной.
Панель оператора
- Управление автоматизированной системой вентиляции осуществляется с помощью панели оператора.
- Панель отображает текущее состояние механизмов и позволяет просматривать дополнительную информацию.
- Панель оснащена сенсорным экраном и позволяет на интуитивном уровне с максимальной скоростью получить информацию и освоить работу системы.
- Для перехода по кнопкам и устройствам необходимо коснуться изображения на экране.
- Для защиты от случайных манипуляций имеется система паролей, которая не позволит случайно ввести некорректные данные.
- Данные вводятся с помощь экранной клавиатуры.
Программирование ПЛК осуществлялось с помощью программного обеспечения CoDeSys, для панели оператора использовано стандартное программное обеспечение Овен «Конфигуратор СП200».
ВВОД-ВЫВОД - общая информация
Дискретный ввод:
- состояние компрессоров (включен / отключен) и вентиляторов;
- состояние 2-х позиционных заслонок;
- контроль температуры двигателей вентиляторов.
Дискретный вывод:
- управление заслонками и двигателем приточного вентилятора;
- разрешение работы частотных приводов вентиляторов.
Аналоговый ввод:
- датчик температуры помещения компрессорной;
- датчик температуры наружного воздуха;
- положение пропорциональных заслонок;
- дифференциальное давление (перепад улица / помещение);
- дифференциальное давление (перепад на вытяжном вентиляторе).
Аналоговый вывод:
- задание положения пропорциональных заслонок;
- задание частоты вращения двигателей вентиляторов (частотные преобразователи).
Алгоритм работы контроллера
При включении системы проточного охлаждения контроллер отслеживает состояния ИМ и параметры системы:
- состояние компрессоров (по замыканию сухих контактов);
- крайние закрытые состояния 2-х позиционных заслонок;
- температуру уличного воздуха;
- температуру воздуха в помещении компрессорной;
- величину перепада давления между уличным и давлением внутри помещения компрессорной;
- величину перепада давления на вытягивающем вентиляторе.
и управляет:
- двумя 2-х позиционными заслонками на уличных воздухозоборниках из 1й венткамеры
- 2-х позиционной заслонкой приточного вентилятора П1
- 2-х позиционной заслонкой приточного вентилятора П2
- скоростью вращения вентилятора П2
- 2-х позиционными заслонками над каждым из компрессоров
- двумя пропорциональными заслонками рециркуляции
- пропорциональной общей выбросной заслонкой
- скоростью вращения вытяжного вентилятора В1
Особенности проекта
Особенностью проекта является построение программного обеспечения максимально гибким образом, что позволило провести пусконаладку на работающих компрессорах без остановки производства.
Каждое устройство может быть переведено в ручной или автоматический режим управления независимо от общего режима системы. Режим эмуляции каждого элемента схемы позволяет вести отладку на работающем оборудовании. Эти режимы являются закрытыми для оперативного персонала (второй уровень доступа) и доступны только для инженеров-наладчиков, в период запуска и отладки системы управления. Первый уровень доступа предназначен для инженеров технологов — для наладки режимов работы (регуляторов) системы вентиляции.
За прошедшее время эксплуатации (три месяца) схема показала надежную работу, удобство при устранении неисправностей, гибкость доналадки. Например, при смещении диапазона измерения датчика давления для продолжения работы достаточно было изменить уставку на величину смещения датчика. При отказе приточного вентилятора – перевести схему в ручной режим, с последующей заменой неисправного оборудования, затем перевести в автоматический режим.
Наладка системы управления прошла в короткие сроки – три дня, благодаря слаженной работе служб Заказчика, монтажной организации и программистов НПФ «ГектИС».
