Wyższa Szkoła Mechatroniki - 04 - Sterowanie węzłem cieplnym, Zadania, ćwiczenia, instrukcje
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Podstawy Automatyki – laboratorium
Sterowanie w
ħ
złem cieplnym
Celem
ę
wiczenia laboratoryjnego jest zapoznanie studentów z przykładem rzeczywistego układu
automatyki, jakim jest dwuobiegowy w
ħ
zeł cieplny montowany w budynkach mieszkalnych.
Stanowisko laboratoryjne wyposa
Ň
one jest w elementy automatyki firmy Danfoss. Studenci
przeprowadzaj
Ģ
równie
Ň
badania symulacyjne układu centralnego ogrzewania domu mieszkalnego.
1. Opis stanowiska laboratoryjnego
Na rysunku 1 przedstawiono uproszczony schemat instalacji badanej podczas
ę
wiczenia.
S1
Regulator
ECL 300
S2
S3
Zasilanie CO
Sieę miejska
CO
M1
Grzejniki
W1
Powrót CO
P1
RT1
RT1
Zawory
czerpalne
W2
Woda zimna
Wħzeł cieplny
Rys. 1. Uproszczony schemat w
ħ
zła cieplnego
Autor: Krzysztof Fujarewicz
Strona
1
/
5
W skład instalacji wchodz
Ģ
:
W1, W2
przeciwpr
Ģ
dowe wymienniki ciepła,
ECL 300
regulator firmy Danfoss – wersja Comfort C66,
S1
czujnik temperatury zewn
ħ
trznej (Danfoss ESM-10),
S2
czujnik temperatury pokojowej (Danfoss ESM-10),
S3
czujnik temperatury zasilania CO (Danfoss ESM),
P1
pompa,
M1
zawór z nap
ħ
dem (Danfoss VS2 + AMV100),
RT1
kompletny regulator temperatury (Danfoss AVTB).
W analizowanej instalacji regulator ECL 300 steruje jedynie obiegiem CO. Do regulacji
temperatury wody ciepłej u
Ň
ywany jest kompletny regulator temperatury (Danfoss AVTB)
zawieraj
Ģ
cy w sobie: czujnik temperatury, siłownik i zawór.
Dokumentacja techniczna elementów składowych instalacji dost
ħ
pna jest w Internecie na stronie
.
Studenci proszeni s
Ģ
o zapoznanie si
ħ
z instrukcj
Ģ
regulatora ECL 300 - C66
. Aby zrozumie
ę
zasad
ħ
działania układu
regulacji temperatury wewn
ħ
trznej konieczne jest przyswojenie wiedzy na temat:
•
krzywej grzewczej ,
•
wpływu temperatury pokojowej na „po
Ļ
redni
Ģ
temperatur
ħ
zasilania CO”,
•
programowania regulacji PI.
2. Badania symulacyjne
Działanie domowej instalacji CO zostało zamodelowane w Matlabie Simulinku. Model ten
przedstawiono na rysunku 2.
Autor: Krzysztof Fujarewicz
Strona
2
/
5
100
Temp.
zasilania
miejskiego
Tzasm
1
20s+1
Wymiennik
ciepla
Tzas
Twewn/Twewn_zad/Tzewn
Iloczyn
Opoznienie
transportowe
(rury)
Twewn
Otwarcie zaworu
Dom
Scope
Otwarcie zaworu
Zawor
Posrednia temp. zas /
Temp. zasilania
-5
Srednia temp.
zewnetrzna
Tzewn
Scope1
Zmiana dobowa
Sterowanie
Tzewn
Twewn
Twewn_zad
Tzas
Posrednia temp. zas.
Regulator
ELC
20
Srednia temp.
wewn. zad.
Twewn_zad
Zmiany
dobowe
Rys. 2. Model instalacji CO budynku mieszkalnego z analizowanym w
ħ
złem cieplnym w Matlabie
Simulinku
Wymiennik ciepła został zamodelowany jako inercja pierwszego rz
ħ
du. W modelu wyst
ħ
puje
opó
Ņ
nienie transportowe zwi
Ģ
zane z transportem czynnika grzewczego.
Na model oddziałuje temperatura zewn
ħ
trzna
Tzewn
zamodelowana jako fala sinusoidalna o okresie
24h, zdanej amplitudzie i warto
Ļ
ci
Ļ
redniej.
Zakłada si
ħ
,
Ň
e temperatura wewn
ħ
trzna zadana
Twewn_zad
jest zmienna w czasie zgodnie z
programem u
Ň
ytkownika (fala prostok
Ģ
tna).
Autor: Krzysztof Fujarewicz
Strona
3
/
5
W modelu uwzgl
ħ
dniono dynamik
ħ
ciepln
Ģ
domu (uwzgl
ħ
dniaj
Ģ
c
Ģ
dostarczanie ciepła za pomoc
Ģ
grzejników, akumulacj
ħ
ciepła i ucieczk
ħ
ciepła przez
Ļ
ciany i okna) – rysunek 3.
1
Temperatura
grzejnikow
-K-
1/s
-K-
1
Temperatura
wewnetrzna
Twewn
Roznica temp.
grzejnikow
i temp. wewn.
Strumien
energii
dostarczanej
przez grzejniki
Energia
zgromadzona
Gain
Strumien
enargii
rozpraszanej
1/pojemnosc cieplna
Roznica temp.
wewnetrznej
i zewnetrznej
-K-
Przewodnosc
cieplna scian
i okien
2
Temperatura
zewnetrzna
Tzewn
Rys. 3. Model dynamiki cieplnej domu w Matlabie Simulinku
Cz
ħĻę
regulatora ECL steruj
Ģ
c
Ģ
obiegiem CO, uwzgl
ħ
dniaj
Ģ
c
Ģ
: krzyw
Ģ
grzewcz
Ģ
, wpływ
temperatury wewn
ħ
trznej i regulator PI zamodelowano jako podsystem i przedstawiono na rys. 4.
Zało
Ň
ono,
Ň
e w układzie stosuje si
ħ
tzw. po
Ļ
redni
Ģ
regulacj
ħ
temperatury (z jednym czujnikiem
temperatury wewn
ħ
trznej, bez zaworów termostatycznych).
Tzewn
1
Tzewn
Posrednia
temp. zas.
Sterowanie
1.8
Nachylenie
Nachylenie
Out1
PID
1
Regulator PID
10
Przesuniecie
Przesuniecie
Krzywa
grzewcza
0.5
Skladnik staly
Twewn
Posrednia temp. zas.
2
2
Twewn
Twewn_zad
3
Twewn_zad
Wplyw przy ogr. min
99
Wplyw przy ogr. min
Out1
-99
Wplyw przy ogr. max
Wplyw przy ogr. max
Nach. krz. grzewczej
Tzas
Wplyw
temperatury
wewnetrznej
4
Rys. 4. Model sterownika ECL (cz
ħĻ
ci steruj
Ģ
cej obiegiem CO) w Matlabie Simulinku
Autor: Krzysztof Fujarewicz
Strona
4
/
5
3. Program
ę
wiczenia
1.
Zapoznanie si
ħ
z instalacj
Ģ
i jej elementami składowymi,
2.
Programowanie wybranych funkcji regulatora ECL 300 (krzywa grzewcza, wpływ
temperatury wewn
ħ
trznej, nastawy regulatora PI),
3.
Badania symulacyjne w Matlabie Simulinku. Przeanalizowa
ę
wpływ:
•
Temperatury zewn
ħ
trznej,
•
Zadanej temperatury wewn
ħ
trznej,
•
Kształtu krzywej grzewczej,
•
Parametrów wpływu temperatury wewn
ħ
trznej,
•
Nastaw regulatora PI
na przebiegi temperatur i otwarcia zaworu w układzie.
Autor: Krzysztof Fujarewicz
Strona
5
/
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]