LABORATORIUM DYNAMIKI PROCESÓW I STEROWANIA

Temat nr 16: Projekt układu sterowania dla węzła dwufunkcyjnego c.o i c.t.

Wykonali: Grupa COW2_1B

Karol Czekalski 220762

Daniel Nowak 220883

Damian Pasieka 213986

Konrad Sadowski 214017

Piotr Strzyżewski 220987

Katarzyna Szymańska 220902

Piotr Uścinowicz 220921

Numery kodów aplikacyjnych:

C1:	C2:	C3:	C4:	C5:	C6:	C7:	C8:
0083	0004	0199	0093	0000	0000	0000	0000

Warszawa, styczeń 2013 r.

Opis przyjętej zasady regulacji

Zastosowano jeden sterownik EXCEL 50 sterujący układem regulacji węzła dwufunkcyjnego równoległego (C.O + C.T.) Sterownik i program sterujący został wygenerowany przez program LIZARD firmy Honeywell.

Dane projektowe:

T_z/Tp: 130/65 ^OC

t_z/t_p: 80/60 ^OC

t_ct= 90/70 ^OC

t_zew= -20 ^OC

T_h= 8 h

Opis układu sterowania dla węzła ciepłowniczego

- Układ C.T.

Głównym urządzeniem układu c.t. jest wymiennik nagrzewnicy wodnej. Do jego regulacji wykorzystano układ regulacji programowej zapewniającej wymagane parametry w godzinach 7⁰⁰-16⁰⁰.

W skład układu wchodzą:

Wejścia Grupa Grzewcza 1 (ct)

ID Nazwa Punktu	Opis	Uwagi	Urządzenie Obiekt.
E02 HG1_MixTemp	HG1 temperatura wody zmieszanej	-	Czujnik temperatury NTC
X12 OATemp	HG1 temperatura zewnętrzna	-	czujnik temperatury zewnętrznej NTC
PA Filt_OATemp	HG1 uśredniona temperatura powietrza zewnętrznego	Internalcalculatedvalue	-
PA HG1_tsp	HG1 zadana temperatura wewnętrzna	Controlled by time program	-
PD HG1_occ	HG1 czas użytkowania	Controlled by time program	-
E04 HG1_MaxTempLim	HG1 termostat temperatury	Contact open => Alarm	Termostat (NC)
E03 HG1_PmpStatus	HG1 stan pompy	Contactclosed => On	Suchy styk (NO)

Wyjścia Grupa Grzewcza 1 (ct)

ID Nazwa Punktu	Opis	Uwagi	Urządzenie Obiekt.
E14 HG1_Valve	HG1 siłownik zaworu	0-100% => 0-10V sygnał ciągły	zawór + siłownik
PA Calc_HG1_Sp	HG1 zadana obliczona temperatura czynnika grzewczego	wartość obliczeniowa	-
PD HG1_PmpOffAlarm	Desc	Komenda stanu włącz/wyłącz => Alarm	-
PD HG1_PmpOnAlarm	HG1 pump 1 on- or fail-to-command alarm	Komenda stanu włącz/wyłącz => Alarm	-
PA HG1_ControlDev	HG1 różnica pomiędzy temperaturą zadaną i regulowaną	wartość obliczeniowa	-

Zasada działania układu:

W sterowaniu predykcyjnym regulator dostosowuje swoje działanie z wyprzedzeniem, zanim nastąpią zmiany wielkości wyjściowych układu. Jest to metoda sterowania systemami dynamicznymi, polegająca na cyklicznym rozwiązywaniu zadania sterowania optymalnego, z warunkiem początkowym. Początkowa część znalezionego rozwiązania podawana jest na wejście obiektu, po czym całą procedurę powtarza się dla nowego, aktualnie wyznaczonego stanu obiektu.

- Układ C.O.

Głównym urządzeniem układu c.o. jest wymiennik. Do jego regulacji wykorzystano układ regulacji optymalnej zapewniającej wymagane parametry w godzinach 7⁰⁰-19⁰⁰.

W skład układu wchodzą:

Wyjścia Grupa Grzewcza 2

ID Nazwa Punktu	Opis	Uwagi	Urządzenia Obiekt.
F02 HG2_MixTemp	HG2 temperatura wody zmieszanej	brak	Czujnik temperatury NTC
F05 HG2_RoomTemp	HG2 temperatura w pomieszczeniu	brak	Czujnik pokojowy T7412A
F01 HG2_OATemp	HG2 temperatura zewnętrzna	brak	czujnik temperatury zewnętrznej NTC
PA HG2_FiltOATemp	HG2 uśredniona temperaturę zewnętrzna	Wartość obliczeniowa	-
PA HG2_tsp	HG2 zadana temperatura w pomieszczeniu	Sterowana przez program czasowy	-
PD HG2_occ	HG2 czas użytkowania	Sterowana przez program czasowy	-
HG2_SafTempLim	HG2 termostat z ręcznym resetem	Normlanie zwarty => Alarm	24 Vac
F03 HG2_PmpStatus	HG2 pump status	Normalnie rozwarty=>włączony	Suchy bieg

Wejścia Grupa Grzewcza 2

ID Nazwa Punktu	Opis	Uwagi	Urzadzenie Obiekt.
F14 HG2_Valve	HG2 zawór z siłownikiem	0-100% => 0-10V sygnał ciągły	zawór + siłownik
F11 HG2_PmpCmd	HG2 s. ster. pompa 1	wartość obliczeniowa	24 Vac
PA Calc_HG2_Sp	HG2 temperaturazadanastrumienia	Komenda stanu włącz/wyłącz => Alarm	-
PD HG2_Pmp1OffAlarm	HG2 pump 1 off alarm	Komenda stanu włącz/wyłącz => Alarm	-
PD HG2_Pmp1OnAlarm	HG2 pump 1 on- or fail-to-command alarm	wartość obliczeniowa	-
PA HG2_ControlDev	HG2 difference between temperature and setpoint	0-100% => 0-10V sygnał ciągły	-

Zasada działania układu :

Regulatory optymalne oprócz realizacji podstawowych funkcji, pozwalają dodatkowo na adaptację krzywej ogrzewania w celu dopasowania jej do rzeczywistej charakterystyki budynku. Odpowiedni program wprowadzony do mikrokomputera pozwala na ciągłą identyfikacje obiektu w celu uzyskania regulacji optymalnej. Podstawą do określenia właściwości obiektu regulacji jest pomiar temperatury zewnętrznej, temperatury w pomieszczeniu, a także parametrów węzła ciepłowniczego. Na podstawie tych danych określany jest optymalny czas wyłączenia ogrzewania zapewniający minimalne zużycie energii przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej wartości wielkości regulowanej. Podczas przerwy w użytkowaniu budynku, śledzona jest zmiana temperatury wewnętrznej. Jeśli spadnie ona poniżej minimalnej wartości zadanej, wtedy na krótki okres następuje ponowne uruchomienie ogrzewania

Parametry pracy dla poszczególnych układów sterowania:

Lista Parametrów –Zanik Napięcia

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	XFM GNPFA wersja programowa	n/d	972680	972680	-
2	SYS: Opóźnienie startu po inicjalizacji	0...3600	10	10	Sec
3	SYS: Okres RRI	0...600	30	30	Sec
4	SYS: Czas trwania impulsu kasującego	0...600	10	10	Sec
5	SYS: Automatyczny impuls kasujący po zaniku napięcia; 1=tak	0 / 1	0	0	-
6	SYS: Wartość parametru wyjścia analogowego	-1E6...1E6	999	999	-
7	Parametr wewnętrzny	-	-	-	-

Lista Parametrów – Uśrednianie temperatury powietrza zewnętrznego.

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	XFM GNRAA wersja programowa	n/d	973174	-	-
2	Wybór jednostki dla P3; 0 = minuty, 1 = godziny	0 / 1	0	0	-
3	Stała czasowa filtracji sygnału	5...500	60	120	-
4	Parametr wewnętrzny				-

Lista parametrów P9–CT

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	Wersja	n/d	975006	-	-
2	MWT: Minimalna temperatura zasilania	5...20	10	10	°C
3	MWT: Maksymalna temperatura zasilania	0...150	90	90	°C
4	MWT: Przyrost temperatury zadanej (na minutę)	1...100	10	10	K
5	MWT: Zakres proporcjonalności	1...50	10	10	K
6	MWT: Czas całkowania	0...3600	600	600	sec
7	MWT: Zakres proporcjonalności w dolnym zakresie regulacji	1...15	10	10	K
8	OAT: Temperatura powietrza zewnętrznego długoterminowa określająca przejście układu regulacji w tryb pracy letniej	0...30	17	20	°C
9	OAT: Temperatura powietrza zewnętrznego krótkoterminowa określająca przejście układu regulacji w tryb pracy letniej	0...30	19	20	°C
10	OAT: Temp zewnętrzna poniżej której pompa obiegowa pracuje w sposób ciągły	-50...5	2	2	°C
11	OAT: Długoterminowy okres uśredniania temperatury zewnętrznej - związany z P8	0...168	48	1	Hr
12	RMT: Minimalna temperatura w pomieszczeniu ( funkcja aktywna po wpięciu czujnika temperatury w pomieszczeniu)	0...20	13	12	°C
13	HCA: Numer krzywej grzewczej	1.0...2.0	1.33	1.33	-
14	HCA: Nachylenie krzywej grzewczej	0.4...4.5	1.6	1.8	-
15	HCA: Maksymalne nachylenie krzywej grzewczej	0.4...4.5	2.0	2.0	-
16	HCA: Adaptacja :0=brak, 1=adaptacja, 2=nowy start, 3=odświeżanie;4=bezpośrednia regulacja bazująca na temperaturze powietrza w pomieszczeniu	0...4	0	4	-
17	EOV: Minimalny czas wyprzedzenia - uruchomienie układu grzewczego przed okresem użytkowania instalacji bez osłabień	0...120	0	0	Min
18	EOV: Współczynnik wyprzedzenia grzania	0...100	10	10	m/K
19	EOV: minimalna wartość temperatury zewnętrznej aktywizująca funkcję optymalnego zatrzymania instalacji	-50...50	10	10	°C
20	EOV: Wskaźnik optymalnego zatrzymania układu grzewczego	0...100	10	10	m/K
21	EOV: Adaptacja; 0=załączona, 1=wyłączona, 2=nowy start	0...2	2	0	-
22	HPU: Opóźnienie wyłączenia pompy obiegowej	0...3600	600	600	Sec
23	HPU: Czas trwania testu pompy obiegowej	-600...600	120	120	Sec
24	HPU: Opóźnienie alarmowania - zakłóceniu pracy pompy obiegowej; 0=brak alarmu,	-600...600	60	60	Sec
25	HPU: Czas opóźnienia załączenia pompy obiegowej po zaniku napięcia zasilania	0...600	5	5	Sec
26	SYS: Osłabienie nocne ; 0- brak osłabienia	0...90	0	8	K
27	SYS: Punkt referencyjny	15...25	999	20	°C
28	SYS: Minimalny czas obniżenia temperatury zadanej zasilania	0...3600	600	200	Sec
29	SYS: Współczynnik obniżenia temperatury zadanej w okresie wakacyjnym	1.0...2.0	1.2	1	-
30	DISP: Czas rozpoczęcia optymalnego uruchomienia instalacji	-	-	-	h.m
31	DISP: Czas zakończenia optymalnego uruchomienia instalacji	-	-	-	h.m
32	DISP: Data ostatniego rozpoczęcia okresu optymalnego strartu	-	-	-
33	DISP: Zadana wartość temperatury zasilania	-	-	-	°C
34	Parametr wewnętrzny	-	-	-	-
35	Parametr wewnętrzny	-	-	-	-
36	Parametr wewnętrzny	-		-

P16 = 3 z pomiarem temperatury powietrza w pomieszczeniu

P16 = 0 bez pomiaru temperatury powietrza w pomieszczeniu

P24 = 60 z statusem pracy pompy

P24 = 0 bez statusu pracy pompy

Lista parametrów - Uśrednianie temperatury powietrza zewnętrznego- CO

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	XFM GNRAA wersja programowa	fixed	973174	-	-
2	Wybór jednostki dla P3; 0 = minuty, 1 = godziny	0 / 1	0	0	-
3	Stała czasowa filtracji sygnału	5...500	60	30	-
4	Parametr wewnętrzny				-

Lista parametrów CO

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	Wersja	n/d	975006	975006	-
2	MWT: Minimalna temperatura zasilania	5...20	10	10	°C
3	MWT: Maksymalna temperatura zasilania	0...150	90	80	°C
4	MWT: Przyrost temperatury zadanej (na minutę)	1...100	10	10	K
5	MWT: Zakres proporcjonalności	1...50	10	10	K
6	MWT: Czas całkowania	0...3600	600	600	Sec
7	MWT: Zakres proporcjonalności w dolnym zakresie regulacji	1...15	10	10	K
8	OAT: Temperatura powietrza zewnętrznego długoterminowa określająca przejście układu regulacji w tryb pracy letniej	0...30	17	13	°C
9	OAT: Temperatura powietrza zewnętrznego krótkoterminowa określająca przejście układu regulacji w tryb pracy letniej	0...30	19	19	°C
10	OAT: Temp zewnętrzna poniżej której pompa obiegowa pracuje w sposób ciągły	-50...5	2	2	°C
11	OAT: Długoterminowy okres uśredniania temperatury zewnętrznej - związany z P8	0...168	48	24	Hr
12	RMT: Minimalna temperatura w pomieszczeniu (funkcja aktywna po wpięciu czujnika temperatury w pomieszczeniu)	0...20	13	12	°C
13	HCA: Numer krzywej grzewczej	1.0...2.0	1.33	1.33	-
14	HCA: Nachylenie krzywej grzewczej	0.4...4.5	1.6	1.6	-
15	HCA: Maksymalne nachylenie krzywej grzewczej	0.4...4.5	2.0	2.0	-
16	HCA: Adaptacja :0=brak, 1=adaptacja, 2=nowy start, 3=odświeżanie;4=bezpośrednia regulacja bazująca na temperaturze powietrza w pomieszczeniu	0...4	0	3	-
17	EOV: Minimalny czas wyprzedzenia - uruchomienie układu grzewczego przed okresem użytkowania instalacji bez osłabień	0...120	0	0	Min
18	EOV: Współczynnik wyprzedzenia grzania	0...100	10	10	m/K
19	EOV: minimalna wartość temperatury zewnętrznej aktywizująca funkcję optymalnego zatrzymania instalacji	-50...50	10	12	°C
20	EOV: Wskaźnik optymalnego zatrzymania układu grzewczego	0...100	10	10	m/K
21	EOV: Adaptacja; 0=załączona, 1=wyłączona, 2=nowy start	0...2	2	0	-
22	HPU: Opóźnienie wyłączenia pompy obiegowej	0...3600	600	600	Sec
23	HPU: Czas trwania testu pompy obiegowej	-600...600	120	120	Sec
24	HPU: Opóźnienie alarmowania - zakłóceniu pracy pompy obiegowej; 0=brak alarmu,	-600...600	60	60	Sec
25	HPU: Czas opóźnienia załączenia pompy obiegowej po zaniku napięcia zasilania	0...600	5	5	Sec
26	SYS: Osłabienie nocne ; 0- brak osłabienia	0...90	0	8	K
27	SYS: Punkt referencyjny	15...25	999	20	°C
28	SYS: Minimalny czas obniżenia temperatury zadanej zasilania	0...3600	60	60	Sec
29	SYS: Współczynnik obniżenia temperatury zadanej w okresie wakacyjnym	1.0...2.0	1.2	1.0	-
30	DISP: Czas rozpoczęcia optymalnego uruchomienia instalacji	-	-	7	h.m
31	DISP: Czas zakończenia optymalnego uruchomienia instalacji	-	-	19	h.m
32	DISP: Data ostatniego rozpoczęcia okresu optymalnego strartu	-	-	-
33	DISP: Zadana wartość temperatury zasilania	-	-	80	°C
34	Parametr wewnętrzny	-	-	-	-
35	Parametr wewnętrzny	-	-	-	-
36	Parametr wewnętrzny	-

Lista parametrów – Potrzeby cieplne

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	Wersja programowa	n/d	974108	-	-
2	SYS kasowanie ; 1- tak	0 / 1	0	0
3	parametr wewnętrzny

Lista parametrów – Programy czasowe 1..3

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	Temperatura zewnętrzna uruchamiająca wyjście cyfrowe 1	0 / 1	0	0
2	Górna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 1	-50..+150	22	22	°C
3	Dolna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 1	-50..+150	6	6	°C
4	Temperatura zewnętrzna uruchamiająca wyjście cyfrowe 2	0 / 1	0	0
5	Górna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 2	-50..+150	22	22	°C
6	Dolna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 2	-50..+150	6	6	°C
7	Temperatura zewnętrzna uruchamiająca wyjście cyfrowe 3	0 / 1	0	0
8	Górna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 3	-50..+150	22	22	°C
9	Dolna granica temperatury powietrza zewnętrznego wyłączająca wyjście cyfrowe 3	-50..+150	6	6	°C
10	parametr wewnętrzny		1

Lista parametrów - Testowanie pomp

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	Wersja programowa	n/d	944971	-	-
2	Rodzaj impulsu	0 - 5	4	4	-
3	Data impulsu	0 -1231	1	1	-
4	Czas wystąpienia impulsu	0 -2359	1200	1200	h.m
5	Czas trwania impulsu	0 - 3600	30	30	Sec.
6	Parametr wewnętrzny				-
7	Parametr wewnętrzny				-
8	Parametr wewnętrzny				-

Lista parametrów - M-Bus 1

No	Opis	Zakres	Domyślnie	Start-up	Jedn.
1	M-Bus prędkość odświeżania		60	60	Sec.
2	M-Bus- tryb pracy 0 =odświeżanie wyłączone; 1 = odświeżanie (pełen zestaw informacji); 2 = szybkie odświeżanie		1	2	con

Tablica połączeń z numerami wejść i wyjść

Port A
Zasilanie	24Vac -	24Vac +
24VAC	PHX22	18	24VAC power supply from transformer
Wyjścia Przek.	24Vac	24Vac	Indeks,nazwa punktu,opis,urządzenie obiektowe
DO1	11	12	E11 HG1_PmpCmd HG1 pump 1 command 24 Vac relay
DO2	9	10	F11 HG2_PmpCmd HG2 pump 1 command 24 Vac relay
DO3	7	8	X51 T1_TimeProg Time program output 1 with OAT limits - see pseudo point list 24 Vac relay
DO4	5	6	X52 T2_TimeProg Time program output 2 with OAT limits - see pseudo point list 24 Vac relay
DO5	3	4	X53 T3_TimeProg Time program output 3 with OAT limits - see pseudo point list 24 Vac relay
DO6	1	2

Port B
Wyjścia	Y	COM	24Vac	Indeks,nazwa punktu,opis,urządzenie obiektowe
AO1	33	34 & 21	17	E14 HG1_Valve HG1 valve actuator Valve + modulating actuator
AO2	31	32 & 21	17	F14 HG2_Valve HG2 valve actuator Valve + modulating actuator
AO3	29	30		X57 PumpRotSp Analog setpoint output None
AO4	27	28 & 21	17
Wejścia Cyfrowe	Y	COM	COM	Indeks,nazwa punktu,opis,urządzenie obiektoweobiektowe
		(dry	(powered
		contact)	contact)
DI1	25	17	26	E03 HG1_PmpStatus HG1 pump status Dry contact (NO)
DI2	23	17	24	E04 HG1_MaxTempLim HG1 high limit thermostat Pipe thermostat (NC)
DI3	21	17	22	F03 HG2_PmpStatus HG2 pump status Dry contact (NO)
DI4	19	17	20	K07 HE2_SafTempLim HE2 manual reset high limit thermostat
Wejścia Uniwersal	Y	COM	24Vac	Indeks,nazwa punktu,opis,urządzenie obiektowe
UI1	15	16		X12 OATemp Outside air temperature Outside air NTC temperature sensor
UI2	13	14		J04 HE1_PriRetTmp HE1 primary return temperature Pipe NTC temperature sensor
UI3	11	12		J06 HE1_PriSupTmp HE1 primary supply temperature Pipe NTC temperature sensor
UI4	9	10 & 20	16	J02 HE1_PriDifPress HE1 primary diff. pressure Pipe differential pressure sensor
UI5	7	8		E02 HG1_MixTemp HG1 mixed water temperature Pipe NTC temperature sensor
UI6	5	6		F02 HG2_MixTemp HG2 mixed water temperature Pipe NTC temperature sensor
UI7	3	4		F01 HG2_OATemp HG2 outside air temperature Outside air NTC temperature sensor
UI8	1	2		F05 HG2_RoomTemp HG2 room temperature

Schematy układów regulacji uzyskane z programu

Układ technologiczny węzła cieplnego z programu LIZARD

Page:HG1.1 Page:HG1.2 he1graph.rtf|HG2DTH

Obieg Grzewczy 1

Obieg Grzewczy 2

Programy czasowe układu

Programy czasowe układu

W aplikacji przewidziano jeden program czasowy dla jednej grupy aplikacyjnej. Aplikacja zawiera następujące programy czasowe:

• HG1 definiujący uruchomienie i zatrzymanie urządzeń wykonawczych dla strefy grzewczej 1

• HG2 definiujący uruchomienie i zatrzymanie urządzeń wykonawczych dla strefy grzewczej 2

Wyjścia programu czasowego

ID Nazwa punktu	Opis	Uwagi	Urządzenie
PD HG1_occ	HG1 occupancy period	Controlled by time program	None
PA HG1_tsp	HG1 roomtemperaturesetpoint	Controlled by time program	None
PD HG2_occ	HG2 occupancy period	Controlled by time program	None
PA HG2_tsp	HG2 roomtemperaturesetpoint	Controlled by time program	None

Programy dzienne W konfiguracji domyślnej używane są następujące programy czasowe dzienne :

Dzień roboczy i Weekend.:

Strefa Grzewcza 1 (ct):

CZAS	ID Nazwa punktu	Wartość/Status
07:00	PA HG1_tsp	20°C
07:00	PD HG1_occ	Occ
16:00	PD HG1_occ	Unocc

Strefa Grzewcza 2 (co):

CZAS	ID Nazwa punktu	Wartość/Status
07:00	PA HG2_tsp	20°C
07:00	PD HG2_occ	Occ
19:00	PD HG2_occ	Unocc

Tylko punkty w tablicy wyjść są aktywne.

Cykl tygodniowy Program dzienny Dzień roboczy jest przypisany do wszystkich dni tygodnia :

Dzień tygodnia	Przypisany program dzienny
Poniedziałek	Dzień roboczy
Wtorek	Dzień roboczy
Środa	Dzień roboczy
Czwartek	Dzień roboczy
Piątek	Dzień roboczy
Sobota	Dzień roboczy
Niedziela	Dzień roboczy