Товаров Система автоматизированного управления оборудованием овощехранилищ «е-Климат» компании «Холодон»
Автоматизация АСУ ТП Система автоматизированного управления оборудованием овощехранилищ «е-Климат» компании «Холодон»
В результате проведения исследований по применению автоматизации в хранении овощей и фруктов в Республике Беларусь, нами было выявлено, что в основном применяются упрощенные системы поддержания климата основанные на конфигурируемых контроллерах фирм Elliwel, Danfoss и т.д. Управление на таких системах применять в хранении овощей и фруктов не желательно, т.к. оно основано на одном - двух параметрах регулирования температуры, а о параметрах влажности, воздухообмена, циркуляции воздуха речи вообще нет.
Технология управления хранением овощей подразумевает управление температурой в хранилище минимум в четырёх точках съёма данных - в холодной точке, тёплой точке, в середине хранилища на высоте 1,5-1,6 м и в самом продукте, а так же управлением влажностью по ёе значениям в холодной точке и в середине центрального или бокового прохода на высоте 1,5-1,6 м. Так же должны учитываться параметры кратности воздухообмена и циркуляции воздуха в камере хранения. Применяя конфигурируемые контроллеры добиться такого управления не возможно, тем более синхронизировать режимы «охлаждения», «нагрева», «увлажнения», «осушения», «дренирования».
Если рассмотреть технологию хранения овощей и фруктов далее, то необходимы режимы «закладки» продукции на хранение и «выгрузки» её с хранения. Эти режимы нужно вводить в системы автоматизированного управления обязательно, иначе продукция во время хранения и после быстро испортиться. При применении этих режимов параметры температуры при определённой влажности в хранилище, должны выдерживаться определённое время, а затем постепенно уменьшаться или увеличиваться, в зависимости от режима, на 0,5 - 1 градус Цельсия в сутки до температуры хранения или выгрузки, причём линейно. В действующих системах управления это достигается постоянным контролем со стороны оператора, который изо дня в день перестраивает параметры системы, при этом переходы температуры и влажности становятся ступенчатыми, а не линейными в течение суток, что также влияет на сохранность продукции. Продукт, закладывающийся на длительное хранение должен «засыпать» без скачкообразных влияний изменения параметров. Режимы «Увлажнение» и «Осушение» должны бать синхронизированы с процессами и режимами температурного регулирования в овощехранилище, что достичь конфигурируемыми контроллерами крайне затруднительно и ресурсоёмко. Данный процесс нуждается в логической автоматизации.
Для управления влажностью во многих хранилищах применяют дорогостоящие системы автономного управления увлажнением. В системе общего управления климатом хранилища они логически не синхронизированы с другими режимами, что влияет на устоявшийся баланс хранения - это создаёт жёсткие колебания сбалансированной системы, это приводит к «пробуждениям» продукции из «спящего» режима, преждевременной порчи её и повышению энергопотребления.
Все вышеперечисленные процессы нуждаются в логической автоматизации синхронизирующей все режимы работы оборудования овощехранилища.
Неотъемлемым веянием нашего времени стала полная автоматизация технологических процессов с применением удалённого управления, визуализации технологического процесса и выводом на удалённую диспетчеризацию обслуживающей организации. Поэтому производители контроллеров для автоматизации выпускают их с сетевой адаптацией, чтобы можно было передавать значения параметров по сети на компьютер оператора, где с помощью программных интерфейсов визуализации их можно просматривать, изменять, архивировать. Но проблемной стала интеграция контроллеров различных производителей в единые информационные сети. Эти задачи в настоящее время пытаются решить производители контроллеров. Одним из таких производителей является компания «ОВЕН», которая изначально, свободно программируемые логические контроллеры (ПЛК), создавала с повышенными коммуникационными возможностями, а последние её разработки - это коммуникационные ПЛК, которые значительно упростят построение удалённой диспетчеризации и сетевой интеграции систем автоматизации.
Рассмотрев вышеизложенные проблемы, наше предприятие разработало автоматизированную систему управления климатом в овощехранилищах «е-климат», где все процессы автоматизированного управления синхронизированы, согласно прописанной в программе логике, где количество точек съёма и их места соответствуют технологии хранения. Коммуникационные возможности системы не ограничены, можно производить мониторинг системы и управлять удалённо по сетям RS-485 (протокол Modbus RTU (Ascii)), Ethernet (протокол TCP/IP, UDP), Internet (протокол TCP/IP), GSM канал SMS, GSM канал передачи данных.
Система построена на свободно-программируемых логических контроллерах производства фирмы «Овен» г. Москва. Министерством обороны РФ на эти ПЛК выдан сертификат «Об утверждении типа средств измерений военного назначения» №30105, что говорит о их надёжности. Как средство измерений мы применяем расширитель сигналов МВА-8 этого же производителя, на который имеется сертификат РБ «Об утверждении типа средств измерений» №4668. К данной системе, нами разработано программное обеспечение («Удостоверение о депонировании объекта интеллектуальной собственности» III-II № 2007012 Белорусской торгово-промышленной палаты), которое логически управляет всеми системами создания климата в хранилище, выделяет режимы управления и синхронизирует их.
Для удалённого управления, визуализации и диспетчеризации овощехранилища, разработан модуль, в котором можно изобразить (визуализировать) работу объекта (агрегата, вентилятора, обогревателя, датчика и т.п.), прорисовать конфигурацию хранилища, элементы управления любыми параметрами системы.
Система автоматизированного управления климатом в хранилище поставляется заказчику в виде шкафов управления произведённых согласно ТУ BY 100859339.002-2009, контроллеры которых уже прошиты программным обеспечением, а так же с соответствующей технической документацией, программой визуализации и ОРС серверами с приложениями для удалённой диспетчеризации.
Система предназначена для автоматического регулирования климатических параметров (температуры, влажности, кратности воздухообмена, циркуляции воздуха) в камерах хранения продукции (овощей, фруктов, ...), передачи аварийных сигналов обслуживающему персоналу, передачи параметров и управления диспетчерскому пункту обслуживающей организации или оператору овощехранилища (вывод на компьютер визуализации технологических процессов и параметров).
Состав системы:
1. Шкаф «управляющий» CUN.
Шкаф предназначен для автоматического управления одной камерой хранения или зоной большой камеры, обслуживаемой двумя воздухоохладителями, ТЭНами, воздухоувлажнителями, приточно-вытяжной вентиляцией. Камеру в зависимости от чётного количества воздухоохладителей можно разбивать на зоны и каждую зону комплектовать одним шкафом управления, далее эти шкафы завязываются в сеть RS-485 и работают по режимам синхронно, в т.ч. распределяются оттайки. Очерёдность оттаек каждого воздухоохладителя можно задавать по времени, с задержкой после включения шкафа, по сети передачи данных Ethernet протокол UDP или RS-485 протокол Modbus ASCII - система сама распознает по какой сети ей работать. Оттайка воздухоохладителей может производиться поочерёдно или одновременно. Окончание оттаек может происходить по времени и по температуре - на каждый воздухоохладитель устанавливается «датчик оттайки». Оттайки могут включаться и выключаться «принудительно». Любой датчик можно исключить из системы (в случае поломки). Все переменные параметров выдаются в сеть Ethernet по UDP. В составе шкафа предоставляется программное обеспечение обеспечивающее удалённую визуализацию и управление.
Все параметры регулирования и конфигурации вводятся через панель управления ИП-320, расположенную на дверце шкафа и через компьютер оператора. Принудительное включение и отключение режимов работы камеры, так же возможно через панель и компьютер. Параметры конфигурации могут сохраняться в файл на компьютере и потом применяться. Информация о температуре, влажности, включениях, выключениях автоматически архивируется в памяти ПЛК с возможностью скачивания файла архива для передачи в базу данных или анализа.
Работает совместно с силовым шкафом FFС-4хUN которому по сети RS-485 передаёт цифровые команды управления. Управляет режимами «Охлаждение», «Нагрев», «Осушение», «Увлажнение», «Оттайка», «Дренирование», «Загрузка продукции», «Выгрузка продукции», «Воздухообмен» в зависимости от значений входных параметров - от 2-х датчиков температуры (ТСМ), одного датчика температуры в продукте (ТСМ), 2-х датчиков температуры и влажности (4-20мА), по необходимости (опция) датчиком СО2 (4-20мА) - вместо датчика температуры или влажности. Возможна настройка конфигурации на минимальное энергопотребление. Отслеживает состояние холодильной централи при выходе её на аварию, устанавливает в камере хранения определённые режимы. Монтируется у входа в камеру.
2. Силовой шкаф 4хUN.
Шкаф управляется по сети RS-485 (витая пара) протоколу OWEN от шкафа управления FTH-CUN - «управляющего». Предназначен для преобразования цифровых управляющих сигналов в управляющее напряжение, подающееся на устройства потребители (соленоидные вентили, двигатели вентиляторов, ТЭНы, увлажнители ...) посредством контакторов, реле и др. преобразователей. Управляющим элементом является расширитель МВУ-8 производства «ОВЕН». Особенностью данного шкафа является то, что он может быть отнесён (до 1 км - позволяет сеть RS-485) от шкафа управления FTH-CUN, т.е. вынесен поближе к потребителям - это уменьшает затраты по монтажу. При заказе необходимо указывать модели и мощности управляемого оборудования, в зависимости от этого будет рассчитана выходная мощность шкафа по каналам.
3. Шкаф управления «коммуникационный» MC35.
Предназначен для сбора и изменения сетевых параметров шкафов управления FTH-CUN и передачи их в каналы связи по сети Ethernet протоколу UDP, а так же для мониторинга оттаек группы камер хранения, может управлять единой приточно-вытяжной вентиляцией группы. С помощью внедрённой в нем технологии возможно:
-
удалённое диспетчирование с компьютера обслуживающей организации оборудования овощехранилища по GSM каналу передачи данных протокол Modbus ASCII, посредством ОРС сервера и приложения к нему;
-
«местное» управление группой камер овощехранилища через компьютер оператора, по сети Ethernet протокол TCP/IP. Поставляется система визуализации HMI CoDeSys с приложением для группы камер;
-
если сгруппированных камер в хранилище много, то предоставляется приложение позволяющее в одном окне программы видеть параметры всех камер овощехранилища, работающее по протоколу UDP;
-
выдача SMS сообщений об авариях оборудования, обрывах датчиков, каналов внутренней связи, по SMS запросам выдаются в виде SMS сообщений значения параметров камеры - температур, влажности информации о включённых или выключенных объектах, так же возможно управление камерами и мониторинг по SMS каналу.
Скриншот программы визуализации камеры овощехранилища:
Комплектация системы:
-
управление одной камерой или зоной в камере (до 8-ми зон по два воздухоохладителя) = шкаф управления «управляющий» CUN + Силовой шкаф 4хUN. В камере, где управление осуществляется зонами, шкафы CUN каждой зоны объединяются сетью RS-485 для мониторинга оттаек. «Местное» управление через компьютер возможно по сети Ethernet и IP адресу ПЛК шкафа CUN, посредством HMI CoDeSys визуализации.
-
управление группой камер (до 9-ти) = шкаф управления «коммуникационный» MC35 + количество камер х (шкаф управления «управляющий» CUN + Силовой шкаф 4хUN). Шкаф MC35 объединяется со шкафами CUN сетью Ethernet по протоколу UDP и дублирующей сетью RS-485 протокол Modbus ASCII (по необходимости). Мониторинг оттаек каждой камеры производиться по сети с коммуникационного шкафа. Возможно «местное» управление через компьютер как группой, так и в отдельности каждым шкафом по сети Ethernet. Предусмотрена удалённая диспетчеризация объекта через GSM модем (входит в состав системы) по каналу передачи данных посредством ОРС сервера, по протоколу Modbus ASCII (протоколы передачи данных входят в поставку). Все сигналы об авариях передаются SMS сообщениями, возможен запрос через SMS о температуре, влажности и других параметров камеры, а так же SMS управление.
Пример комплектации системы шкафами - одна камера:
Пример комплектации системы шкафами - одна камера, две зоны:
Пример комплектации системы шкафами - одна камера, три зоны:
Пример комплектации системы шкафами - несколько камер с одной зоной:
Пример комплектации системы шкафами - несколько камер одна с двумя, другая с одной зоной:
Возможности системы автоматизированного управления климатом в хранилище:
1. Управление климатом может осуществляться как позонно, так и всем хранилищем.
2. Сбор информации о температуре в четырёх точках зоны хранения - в холодной точке, в тёплой точке, в середине зоны на высоте 1,5-1,6м и в продукте.
3. Сбор информации по влажности в двух точках - холодной точке, в середине бокового прохода на высоте 1,5-1,6 м.
4. Система управляет:
-
обогревателями;
-
приточно-вытяжной вентиляцией;
-
воздухоохладителями;
-
увлажнителями воздуха, системой подачи и слива воды;
-
сетевой коммуникацией;
-
GSM модемом.
5. Система создаёт и синхронизировано управляет режимами «обогрев», «охлаждение», «увлажнение», «осушение», «закладка» на хранение, «выгрузка» из хранения, «дренирование», «оттайка», «воздухообмен».
6. Система управляется от ПЭВМ оператора, по GSM каналу передачи данных, SMS сообщениями, с панели оператора, со шкафа управления.
7. Все аварии системы, визуализируются в программе, записываются в память ПЛК, передаются на сотовые телефоны обслуживающего персонала, и выдаются на звуковой сигнал в хранилище.
8. Система автоматически определяет обрывы датчиков, логически исключает их из управления и выдаёт сигнал «Обрыв датчика №....».
9. Показания температур и других параметров с определённой периодичностью заносятся в память ПЛК и архивируются.
10. В системе разработана логическая конфигурация энергосбережения по управлению.
11. Сигнализация аварий, мониторинг и управление возможна посредством SMS сообщений.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЕТЕВОЙ ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМЫ «е - КЛИМАТ»
При необходимости наше предприятие может разработать и поставить автоматизированную систему управления овощехранилищем основанную на приточно-вытяжной вентиляции.
