Điều khiển nhiệt độ AHU bằng RSLogix 5000: Chiến lược bù nhiệt độ môi trường

Bộ xử lý không khí không nên thay đổi mục tiêu nhiệt độ chỉ vì lịch cho biết đang là mùa đông. Không khí ngoài trời, độ ẩm trong không gian, tải nhiệt bên trong, mức độ có người và bề mặt lạnh nhất chịu tác động đều ảnh hưởng đến mục tiêu phù hợp. Vì vậy, một thiết kế Studio 5000 đáng tin cậy sẽ xem việc bù theo điều kiện môi trường là một hàm đặt lại có giám sát: bắt đầu từ giá trị đặt cơ sở đã được phê duyệt, tính toán hiệu chỉnh có giới hạn từ các điều kiện đo được, rồi đưa giá trị đặt hiệu dụng vào vòng điều khiển nhiệt độ. Không có giá trị nào được tích lũy từ lần quét này sang lần quét tiếp theo.

Mục tiêu hiệu dụng được xây dựng lại từ các đầu vào đã xác định ở mỗi lần quét, vì vậy độ lệch không thể trôi vô hạn.

Tách mục tiêu của người vận hành khỏi mục tiêu được tính toán

Hãy dùng một thẻ cho giá trị cơ sở do người vận hành phê duyệt và một thẻ khác cho giá trị hiệu dụng mà vòng điều khiển sử dụng. Một thẻ thứ ba lưu giá trị đặt lại được tính toán. Việc tách biệt này giúp HMI dễ hiểu và ngăn lỗi phổ biến khi lệnh ADD ghi ngược vào chính giá trị đặt trong mỗi lần quét. Mẫu tích lũy đó có thể biến hiệu chỉnh năm độ thành một giá trị tăng vọt chỉ trong vài giây.

Có thể biểu diễn phép tính như sau: Effective_SP = Base_SP + Ambient_Reset + Moisture_Reset. Mỗi giá trị đặt lại cần có giới hạn trên và dưới rõ ràng. Giá trị đặt hiệu dụng cuối cùng cũng cần một giới hạn độc lập dựa trên phạm vi vận hành của thiết bị và quy trình. Hãy giữ các phép đo thô, phép đo đã lọc, các thành phần tính toán, các giới hạn và kết quả cuối cùng dưới dạng những thẻ riêng biệt và hiển thị chúng. Người vận hành phải có thể giải thích từng độ hiệu chỉnh từ xu hướng HMI.

Chọn đúng biến được điều khiển

Nhiệt độ không gian, nhiệt độ không khí hồi, nhiệt độ không khí cấp và nhiệt độ bề mặt thiết bị không thể thay thế cho nhau. Vòng điều khiển nhiệt độ có thể điều chỉnh không khí xả, trong khi chức năng đặt lại cấp giám sát bảo vệ vỏ camera, dàn coil hoặc bề mặt quy trình. Hãy ghi rõ cảm biến nào khép kín vòng điều khiển và phép đo nào chỉ sửa đổi mục tiêu của vòng. Nếu chọn sai cảm biến, hệ thống điều khiển có vẻ ổn định nhưng bề mặt dễ tổn thương vẫn có thể thấp hơn điểm sương của không khí.

Độ ẩm tương đối riêng lẻ không xác định được nguy cơ ngưng tụ vì ý nghĩa của nó thay đổi theo nhiệt độ không khí. Hãy dùng phép tính điểm sương đã được kiểm chứng hoặc bộ truyền tín hiệu cung cấp điểm sương, sau đó so sánh giá trị đó với ước tính bề mặt lạnh nhất có liên quan. ASHRAE mô tả điểm sương là nhiệt độ tại đó hơi nước đạt trạng thái bão hòa và lưu ý rằng việc giữ bề mặt cao hơn điểm sương của không khí trong không gian sẽ ngăn ngưng tụ. Nguyên tắc này có cơ sở vững chắc hơn việc tăng nhiệt độ theo mùa cố định. Xem định nghĩa điểm sương của ASHRAE để hiểu thuật ngữ nền tảng.

Xây dựng đường cong đặt lại có giới hạn

Chức năng đặt lại thực tế theo nhiệt độ không khí ngoài trời nên sử dụng hai điểm đầu cuối đã được kiểm chứng thay vì một bit mùa đông đơn giản. Dưới điểm cuối lạnh, áp dụng mức hiệu chỉnh tối đa đã được phê duyệt. Trên điểm cuối ấm, không áp dụng hiệu chỉnh. Trong khoảng giữa hai điểm, nội suy tuyến tính. Hãy giới hạn phép đo ngoài trời trước khi tính độ dốc để cảm biến hỏng không thể ngoại suy ra một mục tiêu cực đoan. Áp dụng vùng chết nhỏ hoặc quá trình chuyển tiếp đã lọc quanh các ranh giới chế độ để ngăn hiệu chỉnh thay đổi quá nhanh khi nhiệt độ ngoài trời bị nhiễu.

Bảo vệ chống ẩm nên là một thành phần riêng, có chức năng cho phép, kiểm tra chất lượng và giới hạn riêng. Khi điểm sương tiến gần đến nhiệt độ bề mặt được bảo vệ, logic giám sát có thể nâng mục tiêu nhiệt độ, giảm làm lạnh, tăng công suất hút ẩm hoặc yêu cầu một chuỗi điều khiển khác đã được xác định. Hành động nào phù hợp phụ thuộc vào thiết kế AHU. Bộ điều khiển không được mặc định rằng sưởi không gian luôn là phản ứng ưu tiên đối với độ ẩm.

Biên độ điểm sương giám sát nguy cơ ngưng tụ, trong khi các giới hạn giữ chức năng đặt lại trong phạm vi vận hành đã được phê duyệt.

Xử lý dữ liệu lỗi và chuyển đổi chế độ

Mọi phép đo được sử dụng trong chức năng đặt lại đều cần có trạng thái chất lượng. Hãy phát hiện giá trị nằm ngoài phạm vi, dữ liệu cập nhật bị cũ, lỗi mô-đun đã cấu hình hoặc sự không nhất quán với cảm biến dự phòng. Khi dữ liệu ngoài trời lỗi, chỉ giữ giá trị đặt lại tốt gần nhất trong một khoảng thời gian ngắn đã được quy định, sau đó chuyển về một giá trị cố định thận trọng. Khi dữ liệu độ ẩm hoặc bề mặt lỗi, hãy vô hiệu hóa hiệu chỉnh độ ẩm tự động và phát cảnh báo riêng, thay vì âm thầm xem rủi ro là bằng không.

Các chế độ thủ công, tự động, khởi động, dừng, bộ tiết kiệm năng lượng, sưởi, làm lạnh và bảo vệ chống đóng băng đều có thể ghi vào các mục tiêu cạnh tranh nhau. Hãy thiết lập một thành phần duy nhất làm chủ giá trị đặt hiệu dụng và yêu cầu mỗi chế độ gửi phần đóng góp thông qua thành phần đó. Theo dõi nguồn đang hoạt động bằng mã trạng thái. Trong quá trình chuyển đổi, hãy tăng giảm mục tiêu theo tốc độ đã xác định hoặc sử dụng chức năng bám của lệnh vòng điều khiển để đầu ra không bị nhảy bậc. Hướng dẫn điều khiển quy trình của Rockwell nhấn mạnh việc bám giá trị đặt và đầu ra để chuyển chế độ êm, và nguyên tắc tương tự cũng áp dụng ở đây.

Giữ vòng PID chậm hơn nhiễu nhưng nhanh hơn tải

Bù theo điều kiện môi trường là logic giám sát, không phải một PID nhanh thứ hai bọc quanh PID thứ nhất. Hãy cập nhật và lọc giá trị đặt lại đủ chậm để vòng điều khiển nhiệt độ có thể ổn định. Chu kỳ tác vụ của bộ điều khiển, tốc độ cập nhật đầu vào, việc chuyển đổi đơn vị kỹ thuật và hằng số thời gian của bộ lọc cần được ghi chép cùng nhau. Nếu mục tiêu hiệu dụng thay đổi nhanh hơn khả năng đáp ứng của coil và phòng, vòng điều khiển sẽ đuổi theo mục tiêu di động và người vận hành sẽ thấy dao động ngay cả khi các hệ số PID hợp lý.

Áp dụng thời gian trễ cảnh báo độc lập với quá trình lọc điều khiển. Lỗi cảm biến cần được nhận diện nhanh, trong khi cảnh báo quy trình nhiệt độ thấp có thể yêu cầu duy trì trong một khoảng thời gian. Không được che giấu một diễn biến thực bằng cách lọc cảnh báo từ chính giá trị đã được làm mượt mạnh dùng cho xu hướng. Khi phân tích rủi ro yêu cầu các thời gian phản hồi khác nhau, hãy duy trì các giá trị thô, điều khiển và cảnh báo riêng biệt.

Chạy thử phép tính trước khi hiệu chỉnh vòng điều khiển

Trước tiên, hãy kiểm tra chức năng đặt lại khi đầu ra PID được giữ ở trạng thái thủ công an toàn. Đưa vào các giá trị tại điểm cuối lạnh, điểm cuối ấm, điểm giữa và ngay ngoài cả hai giới hạn. Xác minh hiệu chỉnh được tính toán, các giới hạn cuối, chuyển đổi đơn vị và phần giải thích trên HMI. Sau đó mô phỏng cảm biến hỏng hoặc dữ liệu cũ, mất liên lạc, khởi động lại bộ điều khiển và chuyển đổi giữa vận hành thủ công và tự động. Xác nhận rằng hành vi dự phòng là xác định được và cảnh báo nhận diện đúng đầu vào bị lỗi.

Tiếp theo, kiểm tra vòng điều khiển nhiệt độ với giá trị đặt hiệu dụng cố định. Thiết lập các hệ số ổn định trước khi bật chức năng đặt lại theo điều kiện môi trường. Cuối cùng, bật từng thành phần đặt lại một lần và ghi xu hướng giá trị đặt cơ sở, từng hiệu chỉnh, giá trị đặt hiệu dụng, nhiệt độ được điều khiển, điểm sương, ước tính bề mặt, đầu ra và trạng thái chế độ. Tiêu chí nghiệm thu nên bao gồm độ vượt mức tối đa, thời gian ổn định, tốc độ thay đổi mục tiêu cho phép, phản hồi cảnh báo và khả năng phục hồi sau sự kiện dữ liệu lỗi.

Đánh giá kỹ thuật

Lịch theo mùa vẫn có thể hữu ích như một tín hiệu cho phép hoặc giá trị dự phòng thận trọng, nhưng không nên thay thế cho các điều kiện đo được. Thiết kế tốt nhất phơi bày phép tính, giới hạn mọi hiệu chỉnh tự động, xem độ ẩm và nhiệt độ là các mục tiêu điều khiển có liên quan nhưng riêng biệt, đồng thời cung cấp cho người vận hành một mã lý do rõ ràng. Hãy lưu các giới hạn đã phê duyệt cùng tài liệu bộ điều khiển dùng cho các hệ thống PLC và PAC của nhà máy, đồng thời quản lý các thay đổi đối với đường cong đặt lại với quy trình xem xét giống như quy trình áp dụng cho các hệ số PID và liên động cho phép liên quan đến an toàn.