59
оптимальных коэффициентов ПИД регулятора. В процессе осуществления
автонастройки происходит значительное колебание температуры в контуре
отопления. Если система не допускает таких колебаний, либо они могут
привести к порче материальных ценностей в помещениях здания или
ухудшению самочувствия его обитателей (например, больницы и т.д.),
необходимо отказаться от проведения автонастройки. Полный процесс
занимает значительное время.
Автонастройка трехпозиционного ИМ.
С помощью данного алгоритма производится автонастройка ПИД-
регулятора для работы с трёхпозиционным ИМ. При данном алгоритме
автонастройки мощность управляющего сигнала изменяется так, что
изменение значения регулируемого параметра выглядит на графике как два
колебания около уставки (рисунок 2.28). В процессе АНР регулятор
вычисляет коэффициенты для ПИД-регулятора и статическую
характеристику объекта. Вычисленные значения используются как для
работы ПИД-регулятора, так и для работы функции быстрого выхода на
уставку. Дополнительно в процессе работы регулятор может осуществлять
подстройку коэффициентов ПИД-регулятора, т.е адаптироваться к
изменению параметров объекта.
60
Рисунок 2.28 - Диаграмма автоматической настройки ПИД-регулятора
Если по каким, либо причинам не удается произвести автонастройку
или она не приводит к желаемым результатам, то настройку проводят в
ручном режиме. Для эффективной работы ПИД-регулятора необходимо
подобрать для конкретного объекта регулирования значения
коэффициентов ПИД-регулятора Хр, tи и tд. Приведенный ниже метод
позволяет определить приблизительные параметры настройки ПИД-
регулятора. Для этого следует обнулить параметры tи (интегральная
постоянная с) и (tд/tи) ( доля дифференциальной составляющей), Хр
(коэффициент пропорциональности) следует установить равным 1. После
следует снять разгонную характеристику рисунок 2.29, прибор ТРМ132М
позволяет строить графики и выводить их на ЖК-дисплей.
61
Рисунок 2.29 - Разгонная характеристика ТРМ132М
После снятия разгонной характеристики взять интегральную
составляющую равной 60% периода колебания, а дифференциальную 0.125
от интегральной. Таким образом:
Хр=1 коэффициент пропорциональности
tи=(T/100)*60 интегральная постоянная
(tд/tи)= tи*0,125 доля дифференциальной составляющей
Всё это позволяет получить приблизительные, грубые значения
коэффициентов. В 99% случаев автонастройка позволяет получить более
точные значения, и она рекомендуется. На рисунке 2.30 приведены
примеры графиков переходных процессов при различных коэффициентах
ПИД-регуляторов.
62
Рисунок 2.30 - Графики переходных процессов, при различных
коэффициентах ПИД-регулятора
На следующей схеме рисунок 2.31 изображена полная структурная
схема отопления отдельного здания. Всего таких зданий три.
Редуктор (AFP/VFG2) на входе в систему поддерживает постоянное,
заданное давление. Запорно-регулирующий клапан М2F DN100
управляемый блоком логики (ТРМ132М, МР-1, Пр110) регулирует подачу
первичного теплоносителя, который посредством теплообменника
нагревает вторичный теплоноситель (систему отопления). Регулировка
осуществляется посредством ПИД регулирования. Датчики температуры
воздуха и воды собирают информацию необходимую, для регулирования.
Дискретный датчик давления установленный на байпасной линии
циркуляционных насосов проверяет работоспособность насосов, если
после включения основного насоса давление в системе отопления не
повышается до указанного, то через 10 секунд включается резервный
насос, а основной помечается, как неисправный. Если же и резервный
63
насос не включится по истечении 10 секунд, то в работу включится
аварийный насос отопления, а резервный будет отмечен, как аварийный. В
дальнейшей работе эти насосы включатся, не будут. То же произойдет и с
аварийным насосом, если в течение 10 секунд датчик давления не подаст
сигнал на включения насоса. Все эти сообщения об аварийных ситуациях
будут выведены на дисплей ТРМ132М, переданы через сеть на
компьютерный терминал, включится лампа аварийной сигнализации и
ревун. Ревун можно отключить вручную, а лампа сигнализации, как и
сообщения об аварийной ситуации, выведенные на дисплей ТРМ132М,
исчезнут после устранения причины аварии. Циркуляционные насосы
отопления работают попеременно, это задается программно. Редуктор
AFA/VFG2 установленный на байпасной линии циркуляционных насосов
поддерживает постоянное давление в системе отопления. Во первых, это
позволяет выставить оптимальное давление, во вторых, если в системе
отопления будут установлены терморегуляторы на отдельных
отопительных приборах, позволит сохранить заданное давление и не
вызовет перегрев тех помещений, где терморегуляторы не установлены.
Датчик давления аналоговый ПД100-ДИМ подключенный к одному из
аналоговых входов ТРМ132М и датчик давления дискретный типа АВС
совместно с выходом МР-1 (модуль расширения) и ПР110
(программируемым реле), реализуют систему подпитки отопления. Также
для реализации системы подпитки использованы исполнительные
механизмы, два запорно-регулирующих клапана 25M1F-SFL и насос
подпитки ALPHA PRO 25-40.
Рисунок 2.31 - Структурная схема отопления зданий АО «МОССЕЛЬПРОМ»
69
2.11 Описание работы системы подпитки и программы для ПР110
Как видно из схемы электрических подключений изображенной на
рисунке 2.23, для управления системой подпитки используется всего один
выход реле на МР-1. Этого явно недостаточно. Для грамотной реализации
данной схемы надо использовать, как минимум 5 выходов и два входа. Краткая
логика работы данной схемы следующая. Используется два запорно-
регулирующих клапана с электроприводами, насос подпитки и два датчика
давления. Первый датчик определяет наличие воды в водопроводе, второй
потерю давления в системе отопления. Запорно-регулировочный клапан
открывается, один выход, или закрывается, второй выход, всего на два клапана
четыре выхода, ещё один выход для включения насоса подпитки. Допустим,
что произошла потеря теплоносителя в результате протечки или естественного
испарения теплоносителя из системы отопления. Первый датчик подаст сигнал
логическую единицу на вход реле, второй датчик также должен подать
логическую единицу, это наличие воды в водопроводе. После соблюдение этих
условий, на запорно-регулировочные клапаны будет подано напряжение,
открывающее эти клапаны. По прошествии 60 секунд (полное время открытия
клапана данного типа), будет включён насос подпитки. После выравнивания
давления в системе, насос подпитки отключится и через 10 секунд (время
инерции остановки насоса) на запорно-регулировочные клапаны будет подано
напряжение закрывающее их. Все запорно-регулировочные клапаны оснащены
концевыми выключателями, в конечных положениях, напряжение, подаваемое
на обмотку электропривода отключается. Для реализации этой логики мной
была написана небольшая программа, которая загружается в свободно
программируемое реле.
Рисунок 2.32 - Работа программы в начальный момент включения
На рисунке 2.32. изображено начальное включение или ждущий
режим. На вход 8 прибора ТРМ132М-01 подключен датчик давления типа
ПД100-ДИМ. Его настройки заданы программно в ТРМ132М-01.
Дельта Р отоп - Конфигурационный параметр, определяющий
гистерезис выключения насоса подпитки. Когда давление в контуре
отопления превысит значение Р отоп плюс Дельта Р отоп, насос подпитки
выключится.
То есть если давление в системе отопления в норме, то на выходе 3
МР1 логический ноль. Этот выход подключен к входу 1 ПР110. К входу 2
ПР110 подключен дискретный датчик давления типа АВС. Если есть вода
в водопроводе и давление её в норме, то этот датчик замкнут и на входе 2
ПР110 присутствует логическая единица. Через 10 секунд на выходы
ПР110 3 и 4 подаются управляющие сигналы, они закрывают 1 и 2
задвижки. Задвижки 1 и 2 нормально закрытые, сделано так для
устранения неоднозначности, возможно в какой-то момент времени они
будут открыты. Концевые выключатели, установленные на задвижках,
отключат питание в крайнем положении. После закрытия задвижек прибор
переходит в дежурный режим.
При потере давления в системе отопления на входах 1, 2 прибора
ПР110 логические 1, на выходах 1, 2 ПР110 управляющие сигналы,
открывающие 1 и 2 задвижки.
После 60 секунд, время полного открытия задвижек, включится
насос подпитки. Задвижки будут отключены концевыми выключателями и
останутся открытыми.
Примечание, после добора воды и выравнивания давления в системе
отопления первым отключится насос отопления. Через 10 секунд, время
инерционной остановки насоса, будут закрыты 1 и 2 задвижки. Входы
ПР110 питаются от встроенного блока питания ТРМ132М-01,
исполнительные механизмы, задвижки и насос подпитки от напряжения
220 вольт переменного тока.
Полностью описывать программирование прибора ТРМ132М-01 нет
необходимости всё достаточно подробно указано в технической
документации к контроллеру, да и объем данного дипломного проекта не
позволяет это сделать. Но некоторые важные моменты я все, же опишу.
Программирование можно производить кнопками, расположенными на
лицевой панели прибора, на персональном компьютере с помощью
программы-конфигуратора. Второе более предпочтительно, можно все
данные сохранить в файл и использовать для тиражирования настроек.
Примечание - Прибор корректно способен выполнять функции управления
отоплением и горячим водоснабжением только при совместной работе с
модулем расширения выходов МР1. При конфигурировании подключать
этот модуль к контроллеру не обязательно. Включение любого датчика в
список опроса производится автоматически после задания типа его НСХ в
параметре «Тип датчика {N}». При установке в параметре «Тип датчика
{N}» значения «НЕТ ДАТЧИКА» датчик из списка опроса исключается.
Для данной работы это актуально, так как в данном проекте нет системы
горячего водоснабжения. Полное время опроса всех датчиков составляет
10,5 секунд. То же справедливо и для управление выходными сигналами,
если выход не используется, то он программно исключается из опроса. Для
ослабления влияния внешних импульсных помех на эксплуатационные
характеристики контроллера в программу его работы введена цифровая
фильтрация результатов измерений. Фильтрация осуществляется
независимо для каждого аналогового входа, задается параметрами «Пост.
Фильтра» и «Полоса фильтра». Фильтрация проводится в два этапа. На
первом этапе фильтрации из текущих измерений входных параметров
отфильтровываются значения, имеющие явно выраженные «провалы» или
«выбросы». Для этого в контроллере осуществляется непрерывное
вычисление разности между результатами двух последних измерений