LOGO! Примеры применения. Управление нагревателем и вентилятором с датчиками CO2 и относительной влажности с подключением к KNX.

18 January
139 full reads
342 story viewsUnique page visitors
139 read the story to the endThat's 41% of the total page views
3 minutes — average reading time
Аппаратная конфигурация для примера применения
Аппаратная конфигурация для примера применения
Аппаратная конфигурация для примера применения

Описание задачи и функций

Этот пример применения сочетает в себе управление нагревателем и вентилятором.

В двух процессах отслеживается разница между фактическим и заданным значением (рассогласование).

Т.е. нагреватель остается включенным до тех пор, пока температура в помещении не достигнет установленной температуры.

При температуре в помещении 15°C (фактическое значение) и установленной температуре 25°C (заданное значение) рассогласование составляет +10°C. При фактическом значении 30°C и заданном значении 20°C рассогласование составляет -10°C. Поскольку нагреватель не может снизить температуру в помещении, выходное значение устанавливается на 0 в случае отрицательного рассогласования. Для понижения температуры в помещении можно расширить пример применения системой кондиционирования воздуха.

Аналогично этому отрицательные погрешности регулирования для CO2 и для относительной влажности воздуха устанавливаются на 0. Относительная влажность будет в дальнейшем обозначаться как "%RH" (англ.: relative humidity).

Контроллер вентилятора снижает содержание CO2 и относительную влажность воздуха до достижения комфортного климата в помещении.

Таблица 1
Таблица 1
Таблица 1

В таблице 1 показан диапазон установки для заданных значений параметров воздуха в помещении и предлагаемый уровень комфорта по Leusden и Freymark.

Вентилятор должен работать с четырьмя ступенями скорости. Ступень скорости зависит от погрешности регулирования значения CO2 и погрешности регулирования относительной влажности воздуха. Однако управление вентилятором учитывает только параметр воздуха в помещении с наибольшей погрешностью регулирования. В программе контроллера этот компонент обозначается как логика приоритета.

Начиная от значения CO2 в 4000 ч./млн. (частей на миллион) должно выводиться аварийное сообщение.

Граница комфорта по Leusden и Freymark представляет собой соотношение между температурой в помещении и относительной влажностью воздуха. Рассматриваемые взаимосвязи не являются частью этого примера применения.

Используемые компоненты

  • LOGO! Power - 6EP3332-6SB00-0AY0
  • LOGO! 8 12/24 RCE - 6ED1052-1MD08-0BA1
  • LOGO! CMK2000 (KNX) - 6BK1700-0BA20-0AA0
  • Siemens GAMMA модуль питания KNX - 5WG1125-1AB12
  • Siemens GAMMA шинный приёмопередатчик KNX - 5WG1117-2AB12
  • Siemens GAMMA модуль KNX с LCD дисплеем - 5WG1227-2AB11
  • Siemens GAMMA тройная клавиша KNX с LED - 5WG1223-2DB13
  • Siemens GAMMA KNX/IP USB интерфейс - 5WG1148-1AB12
  • Встраиваемый комнатный датчик KNX
    Базовый модуль AQR257 -
    HVAC AQR2576
    Фронтальный модуль AQR253 -
    HVAC AQR253

Аппаратная конфигурация

Рисунок 2 Аппаратная конфигурация для управления нагревателем и вентилятором
Рисунок 2 Аппаратная конфигурация для управления нагревателем и вентилятором
Рисунок 2 Аппаратная конфигурация для управления нагревателем и вентилятором

На рисунке 2 показана аппаратная конфигурация для этого примера применения.

Назначение цифровых входных и выходных сигналов для LOGO! 8 можно найти в таблице 2.

LOGO! TDE - это опциональный компонент.

Программа LOGO! состоит из отдельных элементов для управления работой нагревателя и вентилятора.

Отдельные функции и текстовые сообщений были перемещены на другие страницы программы в коммутационной программе LOGO! Soft Comfort для обеспечения удобочитаемости коммутационной программы. Функция симуляции LOGO! Soft Comfort может использоваться для графического отображения зависимостей в коммутационной программе для лучшего понимания. Активные соединения (сигналы высокого уровня) отображаются красным, пассивные - синим.

Функция включения и установка заданного значения

Рисунок 3. Программа LOGO! (центральное включение и установка заданного значения)
Рисунок 3. Программа LOGO! (центральное включение и установка заданного значения)
Рисунок 3. Программа LOGO! (центральное включение и установка заданного значения)

Рисунок 3 показывает на позиции (1) центральную функцию включения для всей системы. Например, для включения системы при нахождении в пути можно использовать клавишу [F2] через веб-сервер LOGO! Подключение KNX кнопки A1 конфигурируется с помощью флага [M41].

Выбрать на позиции (2) режим ввода для установки заданного значения.

Если импульсное реле [B036] выключено, то для установки заданных значений следует использовать входы KNX или аналоговых значений. При активном сигнале на [B036] заданные значения могут вводиться напрямую на LOGO! TDE или через веб-сервер. Режим ввода переключается, и фоновая подсветка дисплея LOGO! и LOGO! TDE становится желтой.

Контроль температуры

Рисунок 4. Программа LOGO! (управление нагревателем)
Рисунок 4. Программа LOGO! (управление нагревателем)
Рисунок 4. Программа LOGO! (управление нагревателем)

Программа в LOGO! Soft Comfort рисунок 4 (вверху справа) разделена в позиции (A) для лучшей обзорности.

Фактическое значение контроля температуры регистрируется внешним датчиком на позиции (1). В программе этот сигнал регистрируется комнатным модулем KNX через KNX на аналоговом сетевом входе [NAI1]. Заданное значение устанавливается на комнатном модуле KNX и регистрируется на [NAI4].

Блок [B001] генерирует сигнал разности температур и направляет его через (A) в блок [B022]. Эту разницу температур можно изменять индивидуально с помощью арифметической функции.

Последующие пороговые выключатели (2) ограничивают разницу температур в диапазоне значений от 0 ° C до 100 ° C. Таким образом, на выход [AM21] выводится только положительное рассогласование. Это значение может быть дополнительно обработано через KNX. В программе это значение отправляется на комнатный модуль KNX (3) для отображения.

Выход [Q1] остается установленным до тех пор, пока фактическая температура не достигнет заданной температуры.

Чтобы подключить аналоговый датчик температуры на стороне входа, необходимо разорвать соединение между [B091] и [B001] на позиции (4) в коммутационной программе. Соединить выход [B003] с [B001].
Соединить открытый выход [B091] с аналоговым флагом [AM1].
Установка заданного значения параметрируется на комнатном модуле через свободно определяемую "1-ю функцию".

Управление вентилятором

Рисунок 5. Программа LOGO! (управление вентилятором)
Рисунок 5. Программа LOGO! (управление вентилятором)
Рисунок 5. Программа LOGO! (управление вентилятором)

Для управления вентилятором (рисунок 5) сначала с помощью датчиков регистрируются два параметра воздуха в помещении (%RH (1) и содержание CO2 (2)).

Фактическое значение для %RH регистрируется KNX комнатным датчиком AQR257 и передается через KNX на LOGO! [NAI2]. Заданное значение устанавливается через аналоговый вход [AI1] модуля LOGO!

Фактическое значение содержания CO2 в воздухе помещения регистрируется датчиком на аналоговом входе [AI2] модуля LOGO!. Заданное значение устанавливается ступенчато в импульсном режиме на [I3] или [F3].

Погрешности регулирования (фактическое значение минус заданное значение) обрабатываются для обоих параметров воздуха в помещении. Отрицательные значения для погрешности регулирования нормированы в системе управления вентилятором на 0.

Логика приоритета (3) определяет зависимость между двумя погрешностями регулирования и выбирает уровень скорости вентилятора (от 0 до 255). Зависимость описана в начале.

Как и в случае управления нагревателем, можно подключить входные сигналы через KNX или аналоговый вход в LOGO! программа переключения.

Для температуры определяется "рассогласование" (заданное значение минус фактическое значение).
Для регулирования %RH/CO2 используется "погрешность регулирования" (фактическое значение минус заданное значение).
Рисунок 6. Программа LOGO! (управление вентилятором, процент влажности %RH)
Рисунок 6. Программа LOGO! (управление вентилятором, процент влажности %RH)
Рисунок 6. Программа LOGO! (управление вентилятором, процент влажности %RH)

Для обоих параметров воздуха в помещении (%RH и значение CO2) формируется погрешность регулирования (фактическое значение минус заданное значение). На упрощенной схеме рисунок 6 это показано для относительной влажности в процентах.

Фактическое измеренное значение составляет 71% на позиции (1), а заданное значение установлено на 40%. Получаем дифф. значение в 31% (2). Для дифф. значений %RH> 30% наивысшая ступень вентилятора устанавливается на максимальное значение 255 (3).

Значения переключения для ступеней вентилятора определяются во внутренних параметрах блоков пороговых значений. Чтобы избежать постоянных переключений ступеней вентилятора, параметрами отключения блоков устанавливается гистерезис переключения. Т.е. означает, что ступень вентилятора переключается на значение 255, начиная с 31%, но снова переключается на 150 при значении ниже 27%.

Таблица 2
Таблица 2
Таблица 2

Использование логики приоритета на рисунке 5 (3) приводит к использованию более высокой ступени вентилятора.

Пример 1:

  • Дифф. значение содержания CO2 составляет около 120 частей на миллион, поэтому ступень вентилятора устанавливается на 150. Дифф. значение для %RH составляет около 8%, что соответствовало бы ступени вентилятора 50. Логика приоритета оставляет значение для ступени вентилятора на 150.

Пример 2:

  • Если дифф. значение %RH составляет около 11%, а дифф. значение CO2 уменьшается до 0 ч./млн., то ступень вентилятора остается на уровне 150. Но если дифф. значение CO2 повышается до 101 ч./млн., ступень вентилятора увеличивается до 255, независимо от значения %RH.

Специальные функции и текстовые сообщений в программе

Рисунок 7. Импульсный режим (установка значения CO2) и текстовые сообщения
Рисунок 7. Импульсный режим (установка значения CO2) и текстовые сообщения
Рисунок 7. Импульсный режим (установка значения CO2) и текстовые сообщения

В качестве специальной функции на рисунке 7 показан пример схемы для установки значения в импульсном режиме.

При нажатии [I3] или [F3] четыре значения аналогового мультиплексора включаются последовательно одно за другим.

При этом речь идет о предустановленных заданных значениях для содержания CO2 в воздухе помещения. Предустановленные заданные значения указаны в [ч./млн.]: (P1=600; P2=700; P3=800; P4=1000)

Цифровые входные и выходные сигналы на LOGO!

Сигналы Описание

Вход [I1] - Вкл/Выкл управления нагревом и вентилятором
[F1] - Функциональная кнопка на LOGO! TDE или веб-сервере.
[M41] - Сигнал от KNX кнопки A1 к LOGO!

Вход [I2] - Изменение формата ввода заданных значений
[F2] - Функциональная кнопка на LOGO! TDE или веб-сервере.
[M42] - Сигнал от KNX кнопки A2 к LOGO!

Вход [I3] - Установка заданного значения CO2 в импульсном режиме
(4 ступени)
[F3] - Функциональная кнопка на LOGO! TDE или веб-сервере.

Выход [Q1] - Выходной сигнал для включения/выключения нагрева

Выход [Q2] - Тревога по CO2 для помещения
(содержание CO2 > 4000 ч./млн.)

Интеграция LOGO! в KNX

Таблица 3. Групповые адреса KNX и каналы LOGO для коммуникации
Таблица 3. Групповые адреса KNX и каналы LOGO для коммуникации
Таблица 3. Групповые адреса KNX и каналы LOGO для коммуникации

LOGO! 8 интегрируется через LOGO! коммуникационный модуль CMK2000 в систему KNX.

Конфигурируемые коммуникационные каналы LOGO! CMK2000 используются для двунаправленного обмена данными между LOGO! и устройствами KNX. Для каналов входы и выходы, флаги или память переменных параметрируются как сигналы в LOGO!

Для двух программ в этом примере применения в следующей таблице 1-6 показаны сигналы LOGO! и направление обмена данными между LOGO! и KNX. В прилагаемом проекте ETS5 модуль LOGO! CMK2000 настроен на использование вместе со специальной KNX кнопкой.

Для переключения и отображения сигналов KNX в этом примере применения используется тройная клавиша со светодиодными индикаторами состояния и комнатный модуль с настраиваемыми функциями.
Заданная температура устанавливается через комнатный модуль KNX. Заданная %RH устанавливается на аналоговом входе [AI1].
Заданное значение CO2 устанавливается на цифровом входе [I3] в импульсном режиме.

Параметрирование LOGO! CMK2000

В этом примере применения устройства KNX и коммуникационный модуль LOGO! CMK2000 уже вставлены в программное обеспечение ETS как "устройства".

Ниже перечислены необходимые условия для передачи сигналов между LOGO! 8 и системной шиной KNX.

Для параметрирования коммуникационного модуля LOGO! CMK2000 используется ПО ETS.

Параметрирование LOGO! CMK2000:

  • В окне "Параметры" выполняется общая настройка LOGO! CMK2000 и установка каналов для коммуникации между LOGO! 8 и KNX.
  • Выбрать в общих параметрах базовый модуль LOGO!, с которым должен осуществляться обмен сигналами и данными.
  • Назначить действующие IP-адреса для базового модуля LOGO! и LOGO! CMK2000.
  • Ввести пароль для веб-интерфейса.
  • В ПО ETS один канал CMK2000 настроен для направления передачи "из LOGO! к KNX", а другой - "из KNX к LOGO!".
  • В окне "Коммуникационные объекты" коммуникационные каналы LOGO! CMK2000 должны быть связаны с групповыми адресами устройств KNX.

Текстовые сообщения

Рисунок 8. Структура текстовых сообщений
Рисунок 8. Структура текстовых сообщений
Рисунок 8. Структура текстовых сообщений

В текстовых сообщениях можно размещать параметры функциональных блоков, чтобы просматривать или настраивать их с помощью дисплея LOGO!, базового модуля LOGO!, LOGO! TD или, как опция, через веб-сервер.

Текстовые сообщения на рисунке 8 созданы для ситуации, когда рядом с LOGO! размещается LOGO! TDE. Здесь фактические значения отображаются на дисплее LOGO!, а заданные значения на LOGO! TDE для сравнения.

С помощью клавиш-стрелок в LOGO! (вверх/вниз) на дисплее LOGO! происходит переключение преставления на сравнения разницы между заданным и фактическим значением. Для температуры отображается рассогласование, дополнительно необходимое для нагрева помещения. Для %RH и значения CO2 отображается соответствующая погрешность регулирования, на которую фактическое значение должно быть уменьшено для достижения заданного значения.

  • В первом текстовом сообщении (1) примера применения показаны фактические значения датчиков.
  • Второе текстовое сообщение (2) показывает текущие установленные заданные значения.
  • Третье текстовое сообщение (3) показывает дифф. значения.
Рисунок 9. Установка заданного значения через альтернативный ввод на LOGO! TDE
Рисунок 9. Установка заданного значения через альтернативный ввод на LOGO! TDE
Рисунок 9. Установка заданного значения через альтернативный ввод на LOGO! TDE

Используя [I2], кнопку LOGO TDE [F2] или KNX кнопку A2, можно изменить режим ввода для управления нагревателем и вентилятором, как показано на рисунке 9.

В этом режиме ввода игнорируется установка заданного значения через KNX или аналоговый вход. Возможно переключение между этими двумя режимами.

Ввод в эксплуатацию

Для ввода примера применения в эксплуатацию действовать следующим образом:

1. Запустить программу LOGO!Soft Comfort V8.3

2. Открыть прилагаемый пример программы LOGO!:
"109748588_LOGO8-KNX_Heat-_CO2-%RH-FanControl_en.lsc"

3. Перенести программу в LOGO!

В примере применения IP-адрес 192.168.0.1 был предварительно
установлен для LOGO!
Установка IP-адреса для LOGO! 8 описана в руководстве в главе: "Настройка сетевых параметров"

KNX

Приложение KNX должно отвечать следующим требованиям:

  • Физические адрес "1.1.1" и "1.1.2" не заняты в используемой системе KNX.
  • Коммуникационный интерфейс в ПО ETS определен. (панель меню: "ETS > Шина")
  • Соединительная шина для обмена информацией с устройствами KNX активна. (например, через USB- или IP-интерфейс).

1. Запустить ПО ETS.

2. Кликнуть на панели меню ПО ETS по "ETS".

3. Выбрать вкладку "Обзор".

4. Кликнуть по символу "Импортировать проект".

5. Перейти к прилагаемому проекту KNX:

"109748588_Heat-_CO2-%RH-FanControl_en.knxproj"

6. Отметить в окне "Устройства" клавишу и LOGO! CMK2000.

7. Нажать кнопку "Программирование" и выбрать "Физические адреса и прикладная программа".

8. Следовать инструкциям в контейнере "Текущие операции" и нажать кнопку программирования соответствующего устройства.

Полезные ссылки

База данных на изделие ETS5

Информацию о кнопке программирования можно найти в руководстве "LOGO! CMK2000"

Техническая информация о продукте GAMMA тройная клавиша KNX

LOGO! V8.3 - обзор улучшений и новых функций

LOGO! Гениальное решение для простых задач автоматизации

Этот пример в базе SIOS, можно скачать готовую программу для LOGO Soft Comfort

При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG

<-