System grzewczy sterowany za pomocą sterownika PLC

Rosnące ceny energii zwiększają presję na wymianę starych kotłów gazowych na nowe kotły kondensacyjne o wyższej sprawności. Jednakże, aby zapewnić prawdziwie wydajną pracę, konieczne jest również zapewnienie, że poszczególne pomieszczenia są ogrzewane do optymalnej temperatury w zależności od rodzaju miejsca pracy i jego aktualnego wykorzystania. Dlatego w takich zastosowaniach zalecamy stosowanie sterowników PLC wraz z pomiarem temperatury we wszystkich pomieszczeniach z grzejnikami i sterowanie grzejnikami za pomocą głowic termoelektrycznych. Oprogramowanie wizualizacyjne zapewnia wygodne zarządzanie całym systemem.

	OpenVPN - szyfrowany dostęp zdalny
	LINUX - wieloletni stabilny system operacyjny
	LAN - nowoczesne rozwiązania IP
	COM - interfejs szeregowy Modbus
	GSM - zdalny dostęp przez 2G/3G/4G-LTE
	FBD i LD - graficzne języki programowania
	I & O - szeroki zakres wejść i wyjść

Opis aplikacji

Wykorzystaliśmy nasz własny zakład produkcyjny do weryfikacji poprawności działania systemu i jego debugowania. Dwa przestarzałe kotły gazowe i grzejniki wyposażone w głowice termiczne z ręcznym sterowaniem przestały działać niezawodnie w 2017 roku. Jako zamiennik wybraliśmy kocioł kondensacyjny Vaillant VU INT II 356/5-5. Po uruchomieniu kotła przygotowaliśmy sprzęt potrzebny do jego sterowania:

• PLC IPLOG-G2-05 i trzy moduły IO RE8.1-05 zostały zainstalowane w centralnej rozdzielnicy
• Grzejniki zostały wyposażone w głowice termiczne sterowane napięciem 24 VAC.
• Rozpoczęliśmy pomiary temperatury we wszystkich pomieszczeniach za pomocą termometrów IPSEN-TH2-MOD.

‌

Kolejnym wyzwaniem był sam program. Dodatkowo oprogramowanie METEL IDE z setkami funkcji zdefiniowanych w standardzie IEC61131-3 pozwala na przygotowanie niestandardowych bloków zoptymalizowanych pod kątem konkretnego zadania. Głównym powodem tworzenia niestandardowych bloków funkcyjnych jest również skrócenie czasu kompilacji złożonego programu z dużej liczby podstawowych funkcji. Aby utworzyć blok, wystarczy wstawić słowo kluczowe FUNCTION_BLOCK o żądanej nazwie na początku programu w języku ST, zdefiniować stałe, zmienne, wejścia, wyjścia i zakończyć program słowem kluczowym END FUNCTION_BLOCK. Kliknięcie przycisku Build all spowoduje wygenerowanie bloku funkcyjnego do późniejszego wykorzystania w języku graficznym FB. W naszym projekcie użyliśmy tej procedury na przykład do utworzenia bloku funkcyjnego termostatu z wejściami temp (zmierzona temperatura), temp_required (temperatura docelowa) i hyst (histereza). Na podstawie bieżących wartości na wejściach obliczana jest procentowa moc wyjściowa (ilość ciepła).

Wyjście ogólnego bloku termostatu jest dalej przeliczane z wartości procentowej przez blok burn_reduce. Jeśli oczekiwana reakcja w postaci wzrostu temperatury w pomieszczeniu nie wystąpi, blok burn_reduce wykonuje korektę obliczeń. Wynikiem jest dodatkowe włączenie jednego lub więcej grzejników. Wartości procentowe obliczone przez blok burn_reduce są konwertowane przez blok burn2bool na liczbę grzejników do ogrzania.

Wykres ze stopniowym włączaniem i wyłączaniem grzejników

Jeśli nie ma potrzeby ogrzewania przez co najmniej jeden grzejnik, sterownik PLC automatycznie wyłącza kocioł. Do systemu podłączony jest również czujnik temperatury zewnętrznej, który pomaga regulować moc kotła w zależności od temperatury zewnętrznej.

Inne przydatne funkcje

LOGGER - dla każdego takiego systemu przydatne jest poznanie jego historii oprócz bieżących danych. Dlatego wszystkie zmierzone dane są przechowywane w lokalnej bazie danych MySQL w sterowniku PLC oraz w bazie danych oprogramowania wizualizacyjnego.
WATCHDOG - blok wdg.fbd okresowo zapisuje dane do pliku 1. Zapis ten jest sprawdzany przez system Linux i w przypadku awarii programu uruchamia go ponownie i informuje odpowiednie osoby za pomocą wiadomości SMS.
HARMONOGRAMY I WIZUALIZACJA - oprogramowanie do wizualizacji IFTER-EQU służy do wizualizacji całego systemu i ustawiania harmonogramów, które określają, kiedy ogrzewać do temperatury dziennej, a kiedy do temperatury nocnej (pomieszczenie nie jest używane).

Wnioski

System ogrzewania sterowany przez PLC pomógł znacznie obniżyć koszty ogrzewania. Każde pomieszczenie jest ogrzewane tylko do optymalnej temperatury. Jeśli pomieszczenie nie jest używane, temperatura jest automatycznie obniżana, co dodatkowo zwiększa oszczędności. Wbudowany router GSM zapewnia zdalne monitorowanie online i informuje o sytuacjach awaryjnych za pomocą wiadomości SMS.

Informacje dotyczące zamawiania

	NAZWA I KOD	OPIS
	IPLOG-G2-05* 5607-0000	Sterownik PLC z modemem 2G / 3G, RS485 Modbus RTU do podłączania zewnętrznych modułów IO i czujników, 2x alarm / wejścia cyfrowe 5V. * Sterownik PLC można skonfigurować z innymi wejściami, wyjściami i interfejsami szeregowymi w konfiguratorze online http://www.metel.eu/iplog-configurator.
	RE8.1-05-BOX 5000-0507	Moduł IO: 8x wyjścia przekaźnikowe NO 230V, 3x optycznie izolowane wejścia 230V, 2x wyjścia przekaźnikowe NOC 230V, 1x port RS485 Modbus, 2x wejścia alarmowe/cyfrowe 5V, temperatura pracy -40°C do +70°C, zintegrowana ochrona przeciwprzepięciowa 600W
	IPSEN-TH2-MOD 5-202-283	Czujnik temperatury/wilgotności RS485 Modbus-RTU, temperatura pracy: -40°C do +80°C, wilgotność względna: 0-100% RH, dokładność: ± 0,4°C / 3% RH (25°C), 12VDC

‌

URZĄDZENIA INNYCH PRODUCENTÓW
Termopary 24V	Oprogramowanie do wizualizacji IFTER-EQU

‌