Сегодня: 30 | 10 | 2020

Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 2)

2.2.8. Автоматизація іонізації повітря

Повітря, що оточує нас, містить нейтральні атоми, молекули й іони газів, що входять у його склад. Іони повітря, чи аероіони, як прийнято їх називати, утворяться внаслідок приєднання електронів нейтральними атомами і молекулами чи газів віддачі ними електронів, здобуваючи при цьому негативний чи позитивний заряд.

Встановлено, що негативні аероіони впливають на тварин, стимулюючи біологічні процеси, що ведуть до підвищення продуктивності і схоронності поголів'я. Природна іонізація повітря відбувається за рахунок дії радіоактивних речовин, що знаходяться в ґрунті і повітрі, а також під впливом космічних променів.

Знижений зміст негативних аероіонів у повітрі тваринницьких ферм внаслідок дії екрану огороджень, і різного устаткування, з підвищеною вологістю і запиленістю повітря, що сприяють об'єднанню газових іонів із дрібними рідкими чи твердими частками й утворенню важких іонів. Видихуване тваринами повітря містить також важкі іони, серед яких переважають позитивно заряджені. У цілому це несприятливо відбивається на фізіологічному стані тварин. Тому в приміщеннях необхідно постійно підтримувати визначену концентрацію негативних аероіонів, штучно іонізуючи нейтральні частки повітря.

Устаткування, застосовуване для аероіонізаціі тваринницьких і птахівницьких приміщень, повинне поповнювати повітряне середовище в зоні перебування тварин і птахів тільки легкими негативними іонами в потрібній кількості і не мати який-небудь негативний побічний вплив на них, а також обслуговуючий персонал. У більшій мірі цим вимогам відповідають електричні аероіонізатори, що використовують коронний розряд.

Автоматизація систем іонізації повітря дозволяє створити й підтримувати оптимальні умови повітряного середовища у тваринницьких і птахівницьких приміщеннях. У результаті застосування автоматизації систем іонізації повітря підвищується продуктивність тварин, скорочуються витрати ручної праці і зменшується витрата електричної й теплової енергій.

Іонізатор ИЭ-1 призначений для іонізації повітря в тваринницьких приміщеннях з подачею іонів в вентиляційну систему.

Установки містять у собі вентилятор, систему повітропроводів, іонізаційні приставки і пульт керування. Одна з таких приставок зображена на рис. 2.2.14. Приставка виконана з органічного скла і складається з джерела випромінювань, іонної і повітряної камер, та електрода.

Рис. 2.2.14 1 - джерело а- частинок; 2 – іонна камера; 3 – сепаруючий електрод; 4 – повітропровід.

.

В іонній камері розташовується джерело А-часток 4л9-35 із плутонієм 239. Джерело являє собою металеву пластинку діаметром 71 мм, з однієї сторони якої нанесений плутоній з емалевим покриттям. При діаметрі активного шару 71 мм джерело виділяє щосекунди 3,5-105 А-Часток, що являють собою ядра гелію і мають дуже невеликою проникаючою здатність. Випускаються ізотопом плутонієм А-частки при гальмуванні в металі пробігають усього кілька десятків мікронів, а в повітрі 3—3,5 см. При цьому енергія розпаду перетворюється в тепло в масі самого ізотопу, а випромінювання не виходить за межі оболонки, у яку він укладений. Тому при використанні А-радіоактивного ізотопу не потрібна спеціальний захист від випромінювань.

На принциповій схемі видно, що напруга на установку подається автоматичним вимикачем.

Установка має два режими роботи: ручне і автоматичне, які задаються за допомогою перемикача SА; в положенні “А” – автоматичне, в положенні “Р” – ручне.

В автоматичному режимі перемикач встановлюємо в положення А, при цьому напруга подається на реле часу КТ, яке має свій контакт з затримкою на замикання і розмикання в колі котушки магнітного пускача КМ. Магнітний пускач своїми силовими контактами подає напругу на електродвигун припливного вентилятора, а додатковими контактами на сигнальну лампу НL і високовольтний трансформатор ТV. Трансформатор ТV підвищує напругу 220В до величини 5000В, а діодний міст перетворює на напругу постійного струму для подачі до іонізаційної приставки ГИ, що знаходиться біля повітропроводу.

Рис. 2.2.15. Принципова електрична схема іонізаційної установки.

Вимикається установка в автоматичному режимі за допомогою контакту реле часу КТ по закінчені заданої програми іонізації повітря.

В ручному режимі перемикач встановлюємо в положення "Р”, при цьому кнопкою SВ2 “Пуск” ми подаємо напругу на котушку магнітного пускача КМ, який вмикає електродвигун вентилятора та іонізаційну приставку. Вимикається установка в ручному режимі кнопкою SВ1 “Стоп”.

Захист кола керування здійснюється за допомогою запобіжника FU.

2.2.9. Автоматизація мікроклімату з використанням програмних контролерів.

Автоматизована система вимірювання температури в пташнику «Каштан-Т» призначена для вимірювання температури в пташинку і зовнішнього повітря. Результати багатоканальних вимірювань висвітлюються цифровими індикаторами, а також можуть реєструватися на папері за допомогою цифродрукуючого пристрою один раз за 1, 2, 4 або 8 год. послідовно у всіх пташниках. На запит оператора можна проконтролювати температуру в будь-якому пташнику.

До складу системи входять: нормуючі перетворювачі з датчиками температури типу ТСМ — для перетворення вихідної величини датчика температури — опору на струм блока живлення, стіл оператора з панеллю керування та електронним блоком, цифродрукуючий пристрій, два адаптери, кабель. Конструктивно вона виконана у вигляді центрального електронного пристрою та периферійних вимірювальних перетворювачів.

Технічна характеристика системи «Каштан-Т».

Кількість пташників, в яких контролюють температуру повітря, - 50шт. Діапазон вимірювання температури повітря в пташнику, -0..+40°С. Кількість точок вимірювання температури з зовнішнього повітря - 1шт. Діапазон вимірювання температури зовнішнього повітря, —40...+40°С. Основна абсолютна похибка вимірювання температури повітря - 1°С. Споживана потужність при напрузі 220 В і частоті 50 Гц, -100Вт.

Контроллер для систем припливної вентиляції з водяним калорифером ТРМ 133 Має 7 універсальних входів, до яких можна підключати датчики різних типів:

Термометри опору типів ТСП 50П/ 100П/500П/1000П, ТСМ 50М/100М, ТСН 100Н/1000Н; термопари TXK(L), ТХА(К); датчики з уніфікованим вихідним сигналом струму 0...5 мА, 0(4)...20 мА або напруги 0...1 В; датчики положення заслінки (резистівні або струмові).

Універсальні входи використовуються для вимірювання (рис 2.2.16): Тз - температури зовнішнього повітря; Тпр – температури припливного повітря; Тзв - температури зворотної води в контурі теплоносія; Тк1 – температури в приміщені; Тк2 - температура приміщення в іншому місці (або для підключення задатчика температури); Дпз - положення заслінки; Двл - вологості (вхід з вбудованим шунтуючим резистором 100 Ом для прямого підключення датчика із струмовим виходом).

Сучасний ефективний алгоритм автонастройки ПІД-регулятора. При автонастройці прилад обчислює оптимальні для даного об'єкту значення коефіцієнтів ПІД-регулюваня. Подальше нескладне ручне підстроювання дозволяє звести до мінімуму перерегулювання.

Контроллер має 6 дискретних входів для діагностики справності системи вентиляції і перемикання режимів.

Рис 2.2.16. Функціональна схема контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

С1 - комутуючий пристрій (таймер, тумблер і т. п.) для дистанційного переходу системи в черговий режим;

С2 - датчик контролю справності припливного вентилятора по потоку повітря;

СЗ - датчик контролю засмічення фільтру припливного вентилятора (витяжного);

С4 - датчик переходу системи в режим захисту калорифера від замерзання;

С5 - датчик пожежної сигналізації;

С6 - датчик контролю справності витяжного вентилятора.

Виходи контролера використовуються для управління вентилятором, жалюзі, калорифером і аварійною сигналізацією. ТРМ133 оснащений наступними вбудованими вихідними елементами: 4 електромагнітних релез комутуємим струмом 4 А при 220 В для управління жалюзі, вентилятором приточування, КЗР і пристроями аварійної сигналізації; 2 ЦАП 4...20 мА або 0...10 В для управління аналоговим КЗР. При цьому ТРМ133 може управляти засувками як з датчиком положення, так і без нього (по математичній моделі, закладеній в прилад).

ТРМ 133 здійснює автоматичний вибір режимів роботи системи припливної вентиляції : підтримка температури повітря приточування (ПІД-регулюваня); прогрів калорифера при запуску системи і при перемиканні режимів; день/ніч (по вбудованому годиннику реального часу); черговий режим (перемикання вручну або по повідомленню про аварію); захист калорифера від замерзання; захист системи від перевищення температури зворотної води по графіку; літній режим.

Завдяки використанню в ТРМ133 ПІД-закону регулювання досягається висока точність підтримки температури припливного повітря і зворотної води. Високу точність забезпечує також сучасний алгоритм автонастройки приладу на об'єкті. Крім того, в ТРМ 133 використовуються декілька контурів ПІД-регулюваня, що дозволяє гнучко настроювати прилад для роботи в різних режимах.

Високу перешкодозахисну безпеку і надійність роботи системи вентиляції під управлінням ТРМ 133 забезпечують: цифрова фільтрація аналогових входів і захист від «брязкоту» дискретних входів; імпульсний широкодіапазонний блок живлення, стабілізуючий параметри контроллера; докладна діагностика справності вузлів системи вентиляції і вимірювальних датчиків з видачею аварійних повідомлень на дисплей; наявність режиму “черговий”, в який система переводиться у разі аварії (наприклад, при пожежі).

Крім того, всі основні вузли ТРМ 133 - блок живлення, входи, виходи і модуль інтерфейсу RS-485 - мають високовольтну гальванічну ізоляцію один від одного.

У ТРМ 133 встановлений модуль інтерфейсу RS-485, організований по стандартному протоколу ОВЕН. Інтерфейс RS-485 дозволяє: конфігурувати прилад на ПК; передавати в мережу поточні значення виміряємих величин, вихідної потужності регулятора, а також будь-яких програмованих параметрів; одержувати з мережі оперативні дані для генерації управляючих сигналів. ТРМ 133 може працювати в мережі тільки за наявності в ній «майстра», функцію якого може виконувати, наприклад, персональний комп'ютер.

Підключення ТРМ 133 до ПК здійснюється через адаптер ОВЕН АСЗ-м або АС4 (рис 2.2. 17).

Рис 2.2.17. Приклад використання контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

При інтеграції ТРМ 133 в АСУ ТП як програмне забезпечення можна використовувати SCADA-систему Owen Process Manager або яку-небудь іншу програму.

Режими роботи контролера.

Регулювання температури припливного повітря в системі з водяним калорифером. Це основний режим роботи ТРМ133. При вході в цей режим прилад відкриває жалюзі і включає припливний вентилятор (рис 2.2.18).

Рис 2.2.18. Схема підключень контролера припливної вентиляції ТРМ 133.

Нагрів припливного повітря. ТРМ133 забезпечує підтримку на заданому рівні температури повітря припливного Тпр за допомогою калорифера. Для цього прилад управляє положенням K3Р, який регулює потік теплоносія, що подається в калорифер.

Прогрів калорифера. Контролер здійснює прогрівання калорифера перед початком роботи, а також після виходу з режимів: ЧЕРГОВОГО, ЛІТНЬОГО або ЗАХИСТУ ВІД ЗАМЕРЗАННЯ. Час прогрівання визначається користувачем, виходячи з експлуатаційних параметрів системи. Для забезпечення максимальної циркуляції теплоносія через калорифер ТРМ формує команду на повне відкриття КЗР. Вентилятор при цьому вимкнений, жалюзі закриті.

Захист від перевищення температури зворотної води, що повертається в теплоцентраль здійснюється залежно від температури зовнішнього повітря відповідно до графіка. Графік зворотної води задається користувачем. Якщо температура ТЗВ, виміряна датчиком, перевищує Тзв. мах. прилад перериває управління КЗР по Тпр. і переходить на управління по сигналу розузгодження між поточним значенням Тзв. і обчисленим по графіку Tзв. гр. Після повернення Тзв. в допустимі межі регулювання продовжується по Тпр.

Захист від замерзання води в калорифері. Замерзання води в калорифері загрожує руйнуванням всієї системи. Тому при падінні температури зворотної води Тзв або температури припливного повітря Тпр. нижче за критичні значення ТРМ133 переводить систему в режим “Захисту від замерзання води в калорифері”. Для максимально швидкого підвищення температури ТРМ формує команду на виключення вентилятора, закриття жалюзі і повне відкриття КЗР. Контролер переводить систему в режим “Захисту від замерзання” також при виникненні несправності будь-якого з вхідних датчиків (обрив, коротке замикання) і при спрацьовуванні контактного датчика С4.

Режими ДЕНЬ/НІЧ - перемикання по годиннику реального часу. Для підтримки комфортної температури в приміщенні в денний час і зниження її після закінчення робочого дня (в цілях економії енергії) кониролер автоматично перемикає режими ДЕНЬ/НІЧ. Перемикання відбувається по вбудованому годиннику реального часу. При програмуванні задаються дві уставки Тпр - денна і нічна, а також час початку і закінчення робочого дня.

Літній режим. Це економічний режим, оскільки регулювання температури припливного повітря не відбувається. КЗР в цьому режимі повністю закритий і циркуляція води через калорифер припинена. Здійснюється тільки вентиляція приміщення (жалюзі відкриті, вентилятор включений) і діагноста обладнання. ТРМ133 автоматично переводить систему в “Літній режим”, коли температура зовнішнього повітря Тз. стає вище за значення Т вст. літ, заданого при програмуванні приладу. Поріг для відключення “Літнього режиму” також задається користувачем.
Черговий режим. “Черговий режим” передбачений для випадків, коли в роботі вентиляції немає необхідності (нічний час доби, вихідні дні і т. п.). У цьому режимі ТРМ133 закриває жалюзі, вимикає вентилятор і контролює тільки температуру зворотної води по графіку. Перехід в “Черговий режим” здійснюється: дистанційно за допомогою зовнішнього комутуючого пристрою С1; по аварійному повідомленню від датчика контролю справності вентилятора С2 або пожежної сигналізації С5; установкою відповідного програмованого параметра (з клавіатури приладу або з ПК).

ЗАПИТАННЯ

1. Як впливають негативні аероіони на тварин? 2. Для чого призначений іонізатор ИЭ-1? 3. Для чого призначена автоматизована система «Каштан-Т»? 4. Які режими має контролер ТРМ133?. 5. Як здійснюється надійність і безпека роботи системи припливної вентиляції контролером ТРМ133?

ТЕСТИ

1. Який автоматичний пристрій використовується для керування іонізатором ИЭ-1?

А. Програмне реле часу

В. Терморегулятор

С. Реле часу

2. Для чого призначена автоматизована система вимірювання температури в пташнику «Каштан-Т»?

A. Призначена для вимірювання температури в пташинку і зовнішнього повітря та показу вимірювань на цифрових індикаторах, реєстрація на папері за допомогою цифродрукуючого пристрою один раз за 1, 2, 4 або 8 год. послідовно у всіх пташниках.

B. Призначена для вимірювання температури в пташинку і зовнішнього повітря в всіх пташниках.

C. Призначена для показу вимірювань на цифрових індикаторах, реєстрація на папері за допомогою цифродрукуючого пристрою один раз за 1, 2, 4 або 8 год. послідовно у всіх пташниках.

3. Які пристрої використовуються для вимірювання температури в автоматизованій системі вимірювання температури в пташнику «Каштан-Т»?

A. Нормуючі перетворювачі

B. Нормуючі перетворювачі з датчиками температури типу ТСМ

С Датчики температури типу ТСМ

4. Для чого призначені дискретні входи контролера ТРМ133?

А. Для підключення датчиків контроля справності припливного повітря, пожежної сигналізації.

В. Для перемикання режимів роботи.

С. Для прогріву калорифера.