Pro opravdu komfortní řízení kaskády kotlů je určen regulační systém s volně programovatelným regulátorem Tronic 2008E, který může zabezpečovat např. nezávislé řízení až 6 regulačních okruhů a v závislosti na jejich aktuálních požadavcích zasílat po interní komunikační lince povely pro řízení celé kaskády. Současně je schopen shromažďovat provozní data od technologických okruhů i od kaskády a zpřístupnit je (např. pomocí obvyklého sériového rozhraní RS232 nebo RS485, ale i pomocí GSM brány nebo telefonního modemu) pro případnou vzdálenou kompletní správu kotelny (tzv. dispečink). Další možnosti tohoto regulátoru: např. dálkové zpracování signálů, jednoduché programování, dálkové komfortní grafické zobrazení parametrů i jejich nastavování, registrace, archivace a správa dat, variantní časové programy atd. atd. Verze - tzv. balíčky - některých typických projektových případů, které jsou ve společnosti Thermona již k dispozici, obsahují návrhy hw i sw vybavení regulačního systému TRONIC 2008E a lze je doladit vždy přesně dle potřeby konkrétní řízené technologie, pokud se uživatel nespokojí „jen“ s některým ze standardních řešení. Systémy TRONIC 2008E lze programovat na obvyklém PC v grafickém prostředí WINLEDA. Tento komfortní software umožňuje i projektantům a uživatelům - neprogramátorům efektivně a rychle pracovat s řídicím programem pro danou aplikaci.

Společnost Thermona nabízí tyto typizované varianty balíčků řídicího systému TRONIC 2008E pro kaskádové kotelny:

Varianta č. 1: 2

ekvitermě regulované topné větve- servopohony analogové 0-10V DC/24V

zabezpečení kotelny-havarijní ventil, signalizace zaplavení kotelny, úniku plynu, požáru; automatické dopouštění topného okruhu solenoidovým ventilem; řízení čerpadel topných okruhů, řízení cirkulace TUV

Varianta č. 2 : 2

ekvitermě regulované topné větve- servopohony tříbodové 230V ( př. Komextherm ) - zabezpečení kotelny - signalizace zaplavení kotelny, úniku plynu, požáru; řízení čerpadel topných okruhů

Varianta č. 3: 3

ekvitermě regulované topné větve-2x servopohony analog. 0-10V DC/24V, 1x servopohon tříbod. 230V - zabezpečení kotelny-havarijní ventil, signalizace zaplavení kotelny, úniku plynu, požáru; automatické dopouštění topného okruhu solenoidovým ventilem; řízení čerpadel topných okruhů, řízení cirkulace TUV

Varianta č. 4:

4 - 6 ekvitermě regulovaných topných větví- servopohony analogové 0-10V DC/24V

zabezpečení kotelny-havarijní ventil, signalizace zaplavení kotelny, úniku plynu, požáru; automatické dopouštění topného okruhu solenoidovým ventilem; řízení čerpadel topných okruhů, řízení cirkulace TUV

Popis systému TRONIC 2008E:

Regulátor TRONIC 2008 E je malý, kompaktní, výkonný, volně programovatelný (PLC) regulátor, vhodný pro široké využití v nejrůznějších technologiích. Jeho malý rozměr (profil pouzdra modulových elektrických přístrojů) a montáž na lištu TS 35 spolu s výbornou odolností proti rušení předurčují tento regulátor pro přímou montáž do silových a ovládacích elektrorozvaděčů. Práce s regulátorem je navíc zjednodušena tak, aby případné zadávání základních parametrů a žádaných hodnot bylo možné provádět pomocí jednoduché klávesnice s pěti klávesami a údaje pohodlně kontrolovat na dvouřádkovém displeji.

Technické parametry regulátoru T2008E :

AI-6 vstupů analogových nebo binárních ( konfigurace se stanoví v objednávce )

• analogové připojení signálů dvěma vodiči
• vstupy mohou být použity jako dvouhodnotové
• rozsahy vstupního signálu:
• odporový teploměr Pt 1000 Ω, -30 ÷ 120 °C,
• odporový teploměr Ni 1000 Ω, -30 ÷ 120 °C,
• napětí 0 ÷ 10 V, - proud 0 ÷ 20 mA,
• alternativně dvouhodnotový signál 24 V (log.0: 0-5V, log.1: 12-30V)

DI-4 vstupy binární

• napětí 24 V (log.0: 0-5V, log.1: 12-30V) – napájení externí ze zdroje regulátoru
• vstupy lze použít jako čítačové! DO-6 reléových kontaktních výstupů:
• Spínané napětí do 230 VAC / 2 A nebo 48 VDC / 1 A. AO-2 analogové výstupy ( osmibitový D/A převodník, výst.napětí 0 – 10V
• řídící výstupní napětí 0 – 10V DC

Komunikace

• RS232 – standardně,
• RS422, RS485 s vnějším adaptérem
• CAN s vnějším adaptérem.
• OPEN THERM s vnějším adaptérem.

Napájení

• Stejnosměrné stabilizované napětí 12 V ze systémového zdroje TRONIC PWSP 150
• Spotřeba 4 W.

Normy splňované zařízením TRONIC 2008E: ( certifikováno v EZU Praha)

• EMC
• IEC 61000-4-8 magnetické pole
• IEC 61000-4-3 VF magnetické pole
• ČSN EN 61000-4-2 elektrostatický výboj
• IEC 61000-4-6 VF elmg. pole

Programování regulátoru T2008E :

Základní programové vybavení systému TRONIC je společné pro všechny typy stanic. Je uloženo v paměti EPROM a je zahrnuto v ceně výrobku. Exekutivy reálného času v technologických řídicích stanicích mohou vykonávat všechny běžné funkce vyžadované od systémů přímého číslicového řízení jako je zpracování signálů a obecné operace nad nimi, sběr dat a vytváření historické banky, výpočty algoritmů spojitých a nespojitých regulací, řešení logických kombinačních a sekvenčních funkcí a vytváření sekvenčních automatů, programové řízení chodu aplikačního programu.

Aplikační programové vybavení řídicích stanic

Aplikační programové vybavení je možné vytvářet dvěma způsoby:

• standardní aplikace, jako např. řízení výměníků, kotelny, vzduchotechniky, solární vytápění atd., je možné vytvářet pomocí programového prostředí WINLEDA. Hlavními přednostmi tohoto způsobu je velice rychlé vytváření aplikací (uživatelský program je vytvořen během několika minut), protože tvorba aplikace probírá pouze jako parametrizace předpřipravených technologických objektů. Z toho důvodu aplikátor nemusí znát žádné programovací postupy, podmínkou práce je pouze znalost technologie. Sortiment standardních objektů je neustále doplňován jednak výrobcem systému a jednak spoluprací s řadou externích firem.
• nestandardní aplikace v širokém rozsahu (počínaje nestandardními typy kotelen, regulátorů odběru elektrické energie, strojních technologií až po řízení zasněžovacích strojů a lyžařských vleků se vytvářejí pomocí vyššího programovacího jazyka LEDA. Editace, překlad, download a komfortní ladění programu se provádí v integrovaném vývojovém prostředí COLEDA/WINLEDA32. Hlavními rysy a přednostmi je dosažení naprosté programovací volnosti řídicích stanic, aplikační programování s využíváním knihovny standardních funkcí jazyka (regulátory, filtry, ...), možnost definování uživatelských funkcí atd. Po zakoupení jediné stanice TRONIC získá uživatel zdarma obě vývojová prostředí (WINLEDA i COLEDA) a možnost stahovat pomocí Internetu všechny budoucí upgrade programů včetně nových standardních objektů prostředí WINLEDA.

Operátorské stanice - dispečinky

Operátorské stanice jsou hierarchicky nadřazeny technologickým řídicím stanicím. Mohou vykonávat řadu činností řídicích, informačních, diagnostických, bilančních apod. Programové vybavení dodávané se systémem TRONIC slouží pro styk operátora s procesem, dává obraz o řízené technologii a umožňuje její přímé ovládání. Aplikační programové vybavení operátorských stanic se vytváří v grafickém prostředí Windows v programovacím vývojovém prostředí Visual Basic. Použitím těchto neustále se rozvíjejících prostředků je zaručeno využití nejnovějších programovacích technik a možnost provázání aplikačního vybavení operátorských stanic s neustále se vyvíjejícím uživatelským softwarem od různých výrobců.

Aplikační programy operátorských stanic standardně zajišťují následující funkce:

• úplná vizualizace veškeré technologie s aktuálními hodnotami provozu a dálkové řízení z dispečinku,
• výpisy poruchových hlášení, archivace dat a evidence zásahů obsluhy
• výpisy vybraných dat a poruchových stavů technologie na tiskárně a do souboru,
• organizace dat do databázových souborů pro možnost dalšího zpracování a grafické zobrazení historie,
• výpočet a zpracování bilančních výpisů,
• tisk denních, měsíčních, čtvrtletních a ročních výpisů vybraných dat.

Připojovací svorkovnice a konektory

Vodiče vstupních a výstupních signálů a napájecího napětí se připojují do šroubovacích svorek. Kabely sériové linky a rozšiřujících modulů do příslušných konektorů.

DOPLŇUJÍCÍ MODULY T2008E

Napájecí zdroj PWSP150

Systémový zdroj PWSP150 je určen pro napájení regulátoru T2008E a přídavných modulů. Hlavní napájecí napětí 13 V je stabilizované. Mimo ně jsou ze zdroje vyvedena další dvě pomocná napětí 24 V. Jedno je spojené s hlavním napětím a je určeno pro napájení proudových měřicích smyček. Druhé je galvanicky oddělené a použije se pro napájení kontaktů připojovaných k dvouhodnotovým vstupům. Jsou-li v sestavě regulátoru přídavné moduly, je třeba kontrolovat celkovou spotřebu a rozhodnout, zda pro její napájení stačí pouze jeden zdroj PWSP150. Připojovací svorkovnice a konektory. Vodiče vstupních a výstupních napětí se připojují do šroubovacích svorek. Svorky jsou určené pro maximální průřez vodiče
1,5 mm2.

PVSP150 – svorkovnice

svorka	napětí	příslušnost
1	+24V	napájení proudových smyček
2	GND	napájení dvouhodnotových vstupů
3	+24VGO
4	-24VGO	napájení regulátoru
5	+13V
6	GND
7	230VAC - L	síť
8	230VAC - N

Komunikační adaptér KOME-485/422/232

Jde o přídavné zařízení, pomocí kterého lze systémový sériový port regulátoru přeměnit na sběrnici RS485 nebo linku RS422 nebo zachovat jako linku RS232C. Tomu odpovídají tři provedení adaptéru:

• KOME-485G: sériová sběrnice RS485 s galvanickým oddělením
• KOME-422: sériová linka RS422
• KOME-232: sériová linka RS232C

Výstupy adaptéru jsou proti vlivům přepětí šířících se po komunikačních vedeních ochráněné kombinací rychlých spínacích diod, nízkonapěťových varistorů a bleskojistky.

Připojovací svorkovnice a konektor

Vodiče komunikačních kabelů se připojují do šroubovacích svorek. Plochý kabel propojení s regulátorem spojuje konektor XP2 regulátoru s konektorem XP1 modulu.

Adaptéry KOME je vždy nutné umístit v těsné blízkosti regulátoru T2008E a minimalizovat tak délku propojovacího kabelu.

Konektor XP1: Konektor 2x5 vývodů pro připojení plochého kabelu s nalisovanou zásuvkou.

Komunikace a sítě TRONIC 2000

Systémy TRONIC2000 umožňují vytvářet decentralizované řídicí systémy s možností dispečerského řízení a sdílení dat mezi stanicemi. Proto jsou všechny stanice vybaveny několika komunikačními kanály s různými vlastnostmi.

Stanice propojitelné v sítích TRONIC

• řídicí stanice řady TRONIC 2000 - systémy T2008S, T2008D, T2008E a všechny předchozí typy
• operátorské stanice - PC s operačním systémem Windows a příslušným programovým vybavením
• speciální připojení - různé typy tzv. GATEWAY (pro převod implicitních komunikačních protokolů na jiné např. TCP/IP, pro připojení zařízení jiných firem atd.)

Typy a specifikace komunikace

Komunikační protokoly umožňují v zásadě dva druhy komunikace, lišící se vzájemně způsobem přidělování řízení komunikačního rozhraní. Komunikace typu MASTER – SLAVE vyžaduje, aby na sběrnici byla přítomna jedna privilegovaná stanice (MASTER), která postupně přiděluje řízení sběrnice jednotlivým podřízeným stanicím (SLAVE). Komunikace probíhá vždy mezi stanicí MASTER a vybranou stanicí SLAVE, nelze přenášet data přímo mezi dvěma stanicemi typu SLAVE. Výhodou tohoto způsobu komunikace je deterministický přístup stanic ke sběrnici a jednoduchý ovládací software. Nevýhodou je znemožnění provozu na sběrnici při vypnutí či eventuální poruše stanice MASTER a nutností předávat data.

KOME –XP1, propojovací konektor

svorka	signál	příslušnost
1	+12V	napájení
2	+12V
3	GND
4	GND
5	+5V
6	DIR (TTL)	sériová linka
7	RxD (TTL)
8	TxD (TTL)
9	SCL	sběrnice I2C
10	SDA

Při komunikaci typu PEER-TOPEER jsou si všechny stanice rovny a data lze přímo přenášet mezi libovolnými dvěma stanicemi. Při poruše libovolné stanice není provoz na sběrnici mezi ostatními stanicemi omezen.

Komunikační rozhraní CAN

Sériová sběrnice CAN s binárním protokolem je standardizovanou sběrnicí vyvinutou firmami BOSCH, INTEL a PHILIPS. Přidělování sběrnice jednotlivým účastníkům je kolizní, jednotlivé kolize řeší hardware komunikačního adaptéru. Přenosová rychlost je nastavitelná v rozmezí 10 kBd až 1000 kBd. Délka jedné části sběrnice závisí na přenosové rychlosti podle následující tabulky. Pro spojení stanic na delší vzdálenosti je zapotřebí použít opakovačů RPT-CAN. Použitý kabel je stíněný se dvěma zkroucenými páry (DATA a GNG). Doporučené typy kabelů jsou LAN-TWIN pro rozvody uvnitř objektů a TCEKFY pro rozvody mezi budovami. Pokud je sběrnice vyvedena mimo budovu, je zapotřebí na výstup osadit blok ochran BPO485 nebo opakovač RPT-CAN.

Protokol Amican (firemní protokol)

Tento protokol je implementován na rozhraní CAN specifikace 2.B, je typu PEER-TO-PEER. Umožňuje vzájemné propojení až 240 stanic.

Protokol CAN-OPEN

Tento protokol podle standardu CiA je implementován na rozhraní CAN specifikace 2.A. Je typu MASTER-SLAVE s jednou operátorskou stanicí typu MASTER a až 255 stanicemi SLAVE.

Implementace komunikačního rozhraní CAN na T2008E

Stanice se k rozhraní CAN připojuje pomocí komunikačního adaptéru KOME-CAN, který je popsán v kapitole 2.4. Programové ovládání komunikačního rozhraní je popsáno v publikaci „Příručka programátora v jazyce LEDA“.

Asynchronní komunikační rozhraní

Toto komunikační rozhraní může být konfigurováno pro různé komunikační kanály. Stanice může komunikovat pouze na jednu z níže uvedených variant.

Dvouhodnotový vstupní expanzní modul EBDI100

Jde o přídavné zařízení, pomocí kterého lze počet dvouhodnotových vstupů regulátoru zvětšit o čtyři. K regulátoru se připojuje plochým kabelem, ve kterém jsou vodiče komunikační sběrnice I2C a též vodiče napájení modulu. K jednomu regulátoru lze připojit nejvýše osm dvouhodnotových expanzních modulů (EBDI100 nebo EBDO100).

Připojovací svorkovnice a konektory

Vodiče kabelů vstupních signálů se připojují do šroubovacích svorek. Plochý kabel propojení s regulátorem spojuje konektor XP2 regulátoru nebo předcházejícího modulu s konektorem XP1 modulu. Ke konektoru XP2 lze připojit další expanzní modul. Modul je třeba umístit v těsné blízkosti regulátoru T2008E nebo předcházejícího modulu a minimalizovat tak délku propojovacího kabelu.

Analogový vstupní expanzní modul EBAI100

Jde o přídavné zařízení, pomocí kterého lze počet analogových vstupů regulátoru zvětšit o šest. K regulátoru se připojuje plochým kabelem, ve kterém jsou vodiče komunikační sběrnice I2C a též vodiče napájení modulu.

Analogový výstupní expanzní modul EBAO100

Jde o přídavné zařízení, pomocí kterého lze počet analogových výstupů regulátoru zvětšit o šest. K regulátoru se připojuje plochým kabelem, ve kterém jsou vodiče komunikační sběrnice I2C a též vodiče napájení modulu.

OVLÁDÁNÍ

Popis a ovládání programu z klávesnice stanice T2008E

Úvod
Displej stanice slouží obsluze pro sledování stavů jednotlivých informačních bodů a pro provádění zásahů do jednotlivých okruhů. Pro zobrazení jednotlivých displejů s informačními body a pro zásahy do okruhů je nutno použít klávesnici stanice, na které každá klávesa má svůj význam, který nelze změnit.

Popis programu
Jednotlivé displeje programu jsou uspořádány do stromu displejů, který je možno přirovnat k adresářové struktuře. Hlavní menu obsahuje tzv. hlavní mód (název akce a zobrazení data a času stanice) a dále další nabídky seřazené např. podle jednotlivých technologických okruhů nebo akčních členů. Jednotlivé nabídky mohou obsahovat ještě další vlastní položky pro zobrazení informačních bodů nebo pro zásahy do daného okruhu.

Ovládání programu

p>Pro pohyb mezi jednotlivými displeji v dané úrovni (hlavní mód nebo položky v jednotlivých nabídkách) se používají klávesy () a (). Pohyb je cyklický, tzn. že po dojetí na poslední displej a stisku klávesy () se zobrazí znovu displej první a naopak po dojetí na první displej a stisku klávesy () se zobrazí displej poslední. Pro vstup do jednotlivých nabídek hlavního módu nebo obecně do nižší úrovně se používá klávesa (), pro výstup z nabídky do hlavního módu nebo obecně do vyšší úrovně se používá klávesa (). U jednotlivých displejů mohou mít klávesy ještě jiný význam. Pro změnu stavu, změnu režimu nebo zadávání nastavených hodnot se používá klávesa ().

Příklady použití regulátoru TRONIC T 2008E pro regulaci a řízení
Regulátor T2008E je svými vlastnostmi a schopnostmi (objem I /O signálů a variabilita uživatelského SW) dobře využitelný pro regulaci a řízení různých technologií.

Příklad využití regulátoru TRONIC T 2008E pro regulaci a řízení plynové kotelny a strojovny vytápění
( několik větví ÚT a zásobník TUV )

• kaskádové řízení a řazení kotlů
• ekvitermní regulace teploty topných větví
• automatické doplňování
• poruchové a havarijní zabezpečení kotelny

Popis regulací a řízení kotelny:

Regulace výkonu kotelny kaskádovým spouštěním kotlů ( výkonových stupňů ) ve 2, 4 (max.6ti) možných výkonových stupních s možností programového nastavení pořadí jednotlivých kotlů z klávesnice nebo automaticky podle počtu odjetých hodin jednotlivých kotlů. Výkon kotelny je odvozen od teploty vody na výstupu T1. Hodnota požadované výstupní teploty je nastavitelná buď jako konstantní hodnota, nebo ekvitermně závislá na venkovní teplotě T2.
Ekvitermní regulace větví ÚT s individuálním nastavením ekvitermních křivek ( 5-ti bodová ekviterma ). Časové teplotní útlumové programy nastavitelné během jednotlivých dnů ( až 99 úseků natavení po 1/4 hod. ).Regulace teploty v zásobníku TUV přímým ovládáním nabíjecího čerpadla nebo uzavíracího ventilu na topné vodě. Spouštění kotlových čerpadel buď přímo z regulátoru s naprogramovanou dobou doběhu ( samostatné DO výstupy ) nebo společným signálem startu kotle a doběhem časovým relé.
Zabezpečení kotelny ( vypnutí kotlů, kotelny, plynového ventilu s dálkovým hlášením ) při havarijních signálech : výskyt plynu, přehřátí prostoru a zaplavení, ztráta a překročení tlaku topné vody, přehřátí výstupu topné vody a TUV )

Příklad využití regulátoru TRONIC T 2008E pro regulaci a řízení kaskádové plynové kotelny s kotli THERM s komunikací

OPEN-THERM a strojovny vytápění ( několik větví ÚT )

• kaskádové řízení a řazení kotlů komunikačně protokolem OPEN-THERM
• ekvitermní regulace teploty topných větví
• automatické doplňování
• poruchové a havarijní zabezpečení kotelny

Regulace a řízení kaskády kotlů THERM DUO 50 a TRIO 90 vybavených automatikou s komunikačním interfacem IU 04.10 nebo IU 05 umožňujícímu vzájemný přenos informací mezi kotli včetně plynulé modulace výkonu všech kotlů v kaskádě současně . Nadčasové u tohoto řízení je integrace kaskádového řízení přímo do software procesoru. Komunikace mezi řídícím kotlem (masterem kaskády) a nadřazeným regulátorem celé kotelny TRONIC 2008 probíhá přes komunikační rozhraní „ OPEN - THERM “ a interface IU 05.

Data přenášená komunikačně mezi řídícím kotlem ( „masterem“ ) a nadřazeným regulátorem kotelny TRONIC 2008 :

• Informace o stavu a funkci kaskády kotlů
• venkovní teplota ( pokud je do řídícího kotle zavedená )
• okamžitá výstupní teplota topné vody z kotelny za anuloidem
• poruchy kotlů včetně identifikace druhu poruchy
• práce kaskády v režimu ohřevu vody pro ÚT
• práce kaskády v režimu ohřevu TUV
• okamžitý stav provozu ( chod / stop )
• okamžitý výkon kaskády v %

Část přímého řízení a regulace celé kotelny nadřazeným regulátorem TRONIC 2008E (příklad možného řešení ! )

• ekvitermní regulace teploty topných větví
• automatické doplňování
• poruchové a havarijní zabezpečení kotelny