Przechowywanie warzyw - regulacja temperatury i wilgotności hali, sterownik elektroniczny

• Pomiar temperatury i wilgotności - psychrometr
  
• Pomiar temperatury zewnętrznej
  
• Sterowanie otwieraniem i zamykaniem wywietrzników
• Sterownie wentylacją
• Sterowanie klimatyzacją
  

Określenie zadania

Sterowanie temperaturą i wilgotnością względną powietrza w hali przechowalniczej warzyw. Hala wyposażona zarówno w klimatyzację, jak i zestaw wentylatorów służących do wymiany powietrza z otoczeniem. W zależności od temperatury otoczenia, mikroklimat kontrolowany jest albo przez klimatyzator, albo przez nawiew chłodnego powietrza z zewnątrz hali.

Zestaw wentylacyjny składa się z wentylatorów wywiewowych (WWY) włączanych w celu obniżenia wilgotności oraz dwóch grup wentylatorów nawiewowych (WN1 i WN2) uruchamianych w celu obniżenia temperatury powietrza wewnątrz hali. Wentylatory nawiewowe są załączane w miarę wzrostu temperatury, najpierw tylko WN1, a w przypadku dalszego wzrostu WN1 oraz WN2.

Aby umożliwić przepływ powietrza, na czas pracy wentylatorów, otwierana jest zasuwa (ZAS). Siłownik zasuwy jest wyposażony w czujnik krańcowy sygnalizujący stan otwarcia zasuwy (ZO), wentylatory są uruchamiane po otrzymaniu tego sygnału. Dodatkowym warunkiem nałożonym na pracę wentylacji są 15-minutowe przerwy po każdym 45-minutowym cyklu ciągłej pracy wentylatorów nawiewowych.

Przy przekroczeniu pewnej granicznej temperatury powietrza na zewnątrz hali całość regulacji mikroklimatu przejmuje klimatyzator (KLI). W czasie gdy hala jest kontrolowana przez klimatyzator wszystkie wentylatory pozostają wyłączone, a zasuwa zamknięta.

Urządzenia, mierniki, czujniki

Opisany układ sterowania może zostać zrealizowany przy wykorzystaniu następującego sprzętu:

• Sterownik LB-474A3 (z dodatkowym wejściem S300 i wejściem binarnym)
  
• Psychrometr LB-754PAY/CM (z opcjonalną obudową przewiewową LB-764M)
• Termometr LB-710AT
• Czujnik krańcowy otwarcia zasuwy
  

Schemat połączeń

Psychrometr LB-754P jest podłączony do wejść pomiarowych sterownika LB-474A3, dostarcza informacji o wilgotności i temperaturze wewnątrz hali. Termometr LB-710AT z zewnętrzną sondą zostaje dołączony do sterownika LB-474A3 dodatkowym wejściem i służy jako miernik temperatury powietrza na zewnątrz hali.

Czujnik krańcowy może być zwiernym kontaktem, który poda na dodatkowe wejście binarne sterownika napięcie 7-12V DC w momencie otwarcia zasuwy. Sterownik będzie włączał wentylatory dopiero gdy dostanie ten sygnał otwarcia.

Sposób realizacji

Wykorzystane zostały wszystkie 4 kanały regulacji, 5 przekaźników, wejście (typu S300) dodatkowego czujnika temperatury LB-710AT oraz wejście dodatkowe binarne do "krańcówki" zasuwy.

W kanale regulatora R1 jako zmienną nadzorowaną ustawiono wilgotność powietrza wewnątrz hali (RH). Regulator pracuje progowo z inwersją (tryb wentylacja) i histerezą. Powyżej pewnej nastawialnej wilgotności włączane są wentylatory wywiewowe (WWY). Logika programowalna (bramka #1) blokuje włączanie wentylatora w sytuacji, gdy działa klimatyzator (wyjście kanału regulacji R3) bądź nie ma sygnału otwarcia zasuwy (ZO). Histereza pomaga ograniczyć częste włączanie i wyłączanie urządzeń wykonawczych. W tym przypadku może to być histereza +1% i -1% wokół wartości nastawionej, tj. włączanie wentylatora WWY powyżej 96% i wyłączanie gdy wilgotność spadnie poniżej 94%. Wentylatorem WWY steruje przekaźnik P1.

W kanale regulatora R2 nadzorowana jest temperatura wewnętrzna hali (TW). Regulator steruje dwoma zestawami wentylatorów nawiewowych (WN1 i WN2), które schładzają powietrze wewnątrz do pożądanego poziomu. Regulator reaguje na przekroczenie zadanej temperatury dwustopniowo. Sekcja WN1 jest włączana przy niewielkim przekroczeniu i wyłączana jeśli temperatura spadnie poniżej zdefiniowanego poziomu. W przypadku przekroczenia o większą wartość włączane są obie sekcje wentylatorów WN1 oraz WN2. Progi włączania i wyłączania dla obu stopni można zdefiniować z histerezami. Logika programowalna (bramki #4 i #5) blokuje włączanie WN1 i WN2 w następujących sytuacjach: gdy regulacja przeszła w tryb klimatyzatora (KLI) - sygnał KLIMA z kanału R3, gdy zasuwa (ZAS) nie została jeszcze otwarta - sygnał z czujnika ZO, gdy następuje 15-minutowa przerwa w działaniu wentylatorów nawiewowych - sygnał z kanału R4. Wentylatorem WN1 steruje przekaźnik P2, a wentylatorem WN2 przekaźnik P3.

W kanale regulatora R3 następuje decyzja o przełączaniu trybu utrzymywania mikroklimatu hali. Regulator nadzoruje zewnętrzną temperaturę (TZ) i jeśli jest ona wystarczająco niska, to wyłączony zostaje klimatyzator (KLI), a schładzanie i osuszanie następuje przez wymianę powietrza z otoczeniem. Przełączanie trybów pracy działa z histerezą, przejście na klimatyzator następuje przy wyższej TZ niż powrót do wentylowania. Dodatkowo sygnał przejścia na sterowanie klimatyzatorem blokuje włączanie wentylatorów oraz powoduje zamknięcie zasuwy ZAS. Na schemacie aplikacyjnym jest to zaznaczone przez doprowadzenie sygnału KLIMA do bramek logicznych #6, #4, #2 i #1. Klimatyzator jest załączany przekaźnikiem P5.

W kanale regulatora R4 ustawiono sekwencję czasową w postaci przebiegu okresowego PWM włączanego na 45 minut i wyłączanego na 15 minut. Sygnał PWM startuje zawsze po otrzymaniu na wejście Pri sygnału uruchomienia wentylatorów WN1. Wyjście regulatora R4 steruje okresami 15-minutowego wyłączania wentylatorów WN1 i WN2 co 60 minut. Sygnał startujący przebieg PWM jest dodatkowo blokowany dzięki bramce logicznej #6 w sytuacji aktywnego sygnału KLIMA, co oznacza że PWM nie wystartuje jeśli R3 wyłączy tryb wentylowanie i przejdzie na klimatyzację (KLI).

Przekaźnik P4, sterujący zasuwą (ZAS), nie jest związany bezpośrednio z żadnym kanałem regulacji. Jego działaniem sterują bramki logiki programowalnej #2 i #3. Zasuwa jest otwierana wtedy gdy kanał R1 bądź kanał R2 wystawią sygnał uruchomienia wentylatora. Dodatkowo sygnał otwierający zasuwę nie zostanie wystawiony jeśli regulacja przeszła w tryb klimatyzatora.

Dodatkowa sygnalizacja

Jako dodatkową funkcję informacyjną można skonfigurować sygnalizację kontrolek D1 i D2. Przykładowe przypisanie:

• D1 (czerwona) - włączona w czasie "odpoczynku" wentylatorów - sygnalizuje okres nieaktywności wynikający z wewnętrznego programu czasowego
• D2 (zielona) - włączona gdy do regulatora dochodzi sygnał z czujnika krańcowego siłownika - co oznacza również, że któryś z wentylatorów powinien pracować