Архив / 2001 / №2(20) / Модернизация приборов

ТРМ32-Щ4, ТРМ33-Щ4 – модернизированные контроллеры для систем отопления

Производственное объединение ОВЕН приступило к выпуску модернизированных микропроцессорных контроллеров ТРМ32-Щ4 и ТРМ33-Щ4, предназначенных для регулирования температуры в помещениях, оснащенных системами отопления различных типов. Контроллеры ТРМ32-Щ4 и ТРМ33-Щ4 по основным параметрам и характеристикам полностью соответствуют своим прототипам - приборам ТРМ32 и ТРМ33, однако выгодно отличаются от них повышенной надежностью и помехоустойчивостью при работе в промышленных условиях.

Улучшение эксплуатационных показателей контроллеров было достигнуто как в результате внедрения в их схемотехнику прогрессивных технических решений и современной элементной базы, так и за счет усовершенствования программ, обеспечивающих работу встроенного микропроцессора. Кроме того, при проведении модернизации был учтен ряд предложений потребителей приборов, направленных на их техническое усовершенствование.

При этом в алгоритмы работы контроллеров были внесены следующие основные изменения и дополнения:

- реализована цифровая фильтрация контролируемых температурных параметров;
- ограничен сверху диапазон контроля входных температур;
- предусмотрена возможность введения зоны нечувствительности для КЗР при регулировании;
- для контроллеров ТРМ32-Щ4 предусмотрена возможность работы, как по графику температуры наружного воздуха, так и по графику температуры, поступающей из теплоцентрали (прямой) воды;
- для контроллеров ТРМ33-Щ4 реализован контроль неисправности вентилятора не только в зимнем, но и в летнем режиме работы системы.

Условия эксплуатации контроллеров:

- закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов;
- температура окружающего воздуха от + 5°С до + 50°С;
- верхний предел относительной влажности воздуха - 80% (при 35°С и более низких температурах без конденсации влаги);
- атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа 

Конструкция

Контроллеры ТРМ32-Щ4 и ТРМ33-Щ4 изготавливаются во вновь разработанных корпусах, выполненных из ударопрочной ABS-пластмассы и предназначенных для утопленного монтажа на вертикальной плоскости щита управления электрооборудованием.

Рис. 1
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 2

Корпус состоит из двух частей, соединяемых между собой при помощи четырех винтов. Для обеспечения отвода тепла, выделяющегося при работе схемы, на боковых гранях задней части корпуса предусмотрены вентиляционные щели. Внутри корпуса установлены платы печатного монтажа, на которых располагаются элементы схемы контроллера. Соединение плат друг с другом осуществляется при помощи плоских разъемных кабелей.

Для подключения к датчикам, источнику питания и внешним устройствам контроллеры оснащены клеммными соединителями (под винт) расположенными на его задней поверхности.

Крепление корпуса на щите управления обеспечивается за счет двух фиксаторов, входящих в комплект поставки.

Внешний вид лицевой панели контроллера ТРМ32-Щ4 представлен на рис.1, а контроллера ТРМ32-Щ4 - на рис.2.

Габаритный чертеж корпуса представлен на рис.3

Контроллер ТРМ32-Щ4 и его работа в составе системы

Контроллер совместно с входными термопреобразователями (датчиками) и исполнительными механизмами предназначен для регулирования температуры в системе отопления и горячего водоснабжения (ГВС), выполненной по схеме, приведенной на рис. 4.

Кроме функций регулирования контроллер осуществляет защиту системы от завышения температуры обратной воды, возвращаемой в теплоцентраль.

Во время работы ТРМ32-Щ4 контролирует температуру наружного воздуха (Тнаруж), температуру воды в контурах отопления (Тотоп) и горячего водоснабжения (Тгвс), а также температуру обратной воды (Тобр), возвращаемой в теплоцентраль. По результатам измерений контроллер управляет двумя запорно-регулирующими клапанами (КЗР), один из которых служит для поддержания заданной температуры в контуре отопления, а другой - в контуре горячего водоснабжения.

Рис. 3
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 4

Регулирование температуры в контуре отопления.
Регулирование температуры в контуре отопления осуществляется по уставке (заданному значению) Туст.отоп. Значение уставки является величиной переменной и вычисляется контроллером, исходя из текущей температуры наружного воздуха, по графику Туст.отоп = f (Тнаруж). Параметры графика задаются пользователем при программировании контроллера, исходя из эксплуатационных характеристик системы отопления, и в дальнейшем сохраняются в его энергонезависимой памяти.

Пример графика Туст.отоп = f (Тнаруж), заданного на предприятии-изготовителе контроллера, приведен на рис. 5.

При необходимости уставка в контуре отопления может вычисляться контроллером не по температуре наружного воздуха, а по температуре прямой воды (Тпр), поступающей в систему из теплоцентрали. Вычисление уставки в этом случае осуществляется по графику Туст.отоп = f (Тпр), параметры которого также определяются пользователем и заносятся в энергонезависимую память ТРМ32-Щ4 при его программировании.

Естественно, что при работе по графику Туст.отоп = f(Тпр) к контроллеру вместо датчика, контролирующего температуру наружного воздуха, должен быть подключен датчик, контролирующий температуру прямой воды.

В ТРМ32-Щ4 предусмотрена возможность дистанционного перевода системы отопления из дневного режима работы в ночной режим. При этом в ночном режиме весь график задания уставок контура отопления Туст.отоп = f (Тнаруж) или Туст.отоп = f (Тпр) автоматически сдвигается вверх или вниз на заданную пользователем величину, обеспечивая тем самым новое значение поддерживаемой температуры.

Перевод контура отопления в ночной режим работы осуществляется замыканием контактов "День/ночь" на клеммнике контроллера. При этом в качестве коммутирующего устройства может быть использован "сухой" (т.е. не соединенный с внешним источником питания) контакт подходящего по назначению и конструкции тумблера, переключателя или таймера.

Защита системы от превышения температуры обратной воды.
При регулировании температуры в контуре отопления контроллер одновременно контролирует и температуру обратной воды, возвращаемой в теплоцентраль, обеспечивая защиту системы от превышения заданного значения Тобр.max.

Рис. 5
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 7

Заданное значение Тобр.max, также как и уставка Туст.отоп, является величиной переменной и вычисляется по графику Тобр.max = f (Тнаруж) или графику Тобр.max = f(Тпр). Параметры того или иного графика задаются пользователем при программировании ТРМ32-Щ4. В качестве примера на рис. 6 приведен график Тобр.max = f (Тнаруж), заданный на предприятии-изготовителе контроллера.

Если в процессе работы температура обратной воды по какой-либо причине превысит значение Тобр.max вычисленное по графику, контроллер переводит систему в режим защиты от данного превышения. При этом ТРМ32-Щ4 прерывает процесс регулирования температуры в контуре отопления и, для снижения завышенной Тобр, начинает формировать сигналы управления, направленные на закрывание КЗР. После ликвидации аварийной ситуации регулирование по уставке Туст.отоп автоматически восстанавливается и система переходит в режим нормальной работы.

Регулирование температуры в контуре горячего водоснабжения.
Регулирование температуры в контуре горячего водоснабжения (ГВС) осуществляется контроллером с помощью автономного КЗР по фиксированной уставке Туст.гвс, заданной пользователем при программировании ТРМ32-Щ4.

Формирование сигналов управления КЗР.
Для работы с запорно-регулирующими клапанами системы в контроллер встроены четыре электромагнитных реле. Два из этих реле служат для управления КЗР в контуре отопления и еще два - для управления КЗР в контуре ГВС.

Управление обоими КЗР производится одинаковым широтно-импульсным способом, но по независимым друг от друга пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) законам регулирования. При таком способе управление КЗР осуществляется импульсами, длительность которых зависит как от величины рассогласования между регулируемой температурой и ее уставкой, так и от скорости изменения этой температуры. Реализованный в контроллере принцип управления КЗР положительно зарекомендовал себя на практике как позволяющий добиться оптимальных результатов при регулировании температуры.

Следует отметить, что регулирование параметров Тотоп и Тгвс может осуществляться с учетом заданных для них зон нечувствительности. При этом импульсы управления КЗР не формируются, если регулируемая температура находится в зоне Туст. - Х .Туст. + Х. Здесь Туст.- уставка регулируемой температуры, а Х - заданное (в градусах Цельсия) для данного контура значение зоны нечувствительности. Наличие у регулятора зоны нечувствительности позволяет уменьшить износ механических частей КЗР и увеличить срок его службы без особых потерь в качестве поддержания температуры.

Зоны нечувствительности для контура отопления и контура ГВС задаются пользователем независимо друг от друга при программировании ТРМ32-Щ4.

Прибор ТРМ33-Щ4 и его работа в составе системы

Контроллер совместно с входными термопреобразователями (датчиками) и исполнительными механизмами предназначен для регулирования температуры воздуха в помещениях, оборудованных системой приточной вентиляции, выполненной по схеме, приведенной на рис.7.

При эксплуатации ТРМ33-Щ4 обеспечивает выполнение следующих основных функций и режимов работы системы:

- прогрев калорифера при вводе системы в действие;
- регулирование температуры приточного воздуха;
- защиту системы от превышения температуры обратной воды;
- защиту водяного калорифера от замораживания;
- работу системы в дежурном режиме с выключенным вентилятором и закрытыми жалюзи;
- автоматический перевод системы из зимнего режима работы в летний режим и обратно.

При работе в составе системы ТРМ33-Щ4 контролирует температуру наружного (Тнаруж) и приточного воздуха (Тприточ), а также температуру обратной воды (Тобр), возвращаемой в теплоцентраль. Одновременно ТРМ33-Щ4 производит опрос подключенных к его входам С1, С2 и С3 информационных контактных датчиков, контролирующих работу основного оборудования системы.

По результатам контроля температуры и опроса датчиков контроллер управляет работой вентилятора и жалюзи, осуществляющих подачу воздуха, а также регулирует положение запорно-регулирующего клапана (КЗР), обеспечивая автоматическое выполнение системой нижеперечисленных функций и режимов.

Прогрев калорифера.
После подачи напряжения питания ТРМ33-Щ4 автоматически переводит систему в режим прогрева калорифера, во время которого происходит его разогрев до приемлемых эксплуатационных параметров. Для этого контроллер, оставляя закрытыми жалюзи и выключенным вентилятор подачи приточного воздуха, формирует сигнал на полное открывание КЗР, обеспечивая максимальную циркуляцию теплоносителя через калорифер.

Время прогрева определяется пользователем, исходя из рабочих характеристик системы, и задается при программировании ТРМ33-Щ4.

Вывод системы из режима прогрева осуществляется автоматически по окончании заданного интервала времени.

Регулирование температуры приточного воздуха.
После прогрева калорифера контроллер анализирует текущее состояние температуры обратной воды и приточного
воздуха, проверяя выполнение в системе следующих условий:

Тобр.min < Тобр < Тобр.max; а также
Тприточ > Тавар.

То есть температура обратной воды на выходе системы должна находиться в пределах границ, установленных пользователем относительно графика Тобр.гр.= f (Тнаруж) и, кроме того, должна отсутствовать опасность замораживания калорифера.

В случае выполнения вышеуказанных условий контроллер переводит систему в режим регулирования температуры приточного воздуха.

В данном режиме ТРМ33-Щ4 формирует команду на открытие жалюзи и включение вентилятора, осуществляющего подачу наружного воздуха, а также управляет положением КЗР, изменяя при этом поток теплоносителя через калорифер и поддерживая заданную температуру приточного воздуха.

Регулирование температуры приточного воздуха осуществляется по фиксированной уставке Туст.приточ, заданной пользователем при программировании контроллера.

Предельные значения температуры обратной воды Тобр.min и Тобр.max вычисляются контроллером по графику Тобр.гр.= f (Тнаруж) и заданным границам отклонения от него Dmin и Dmах. При этом Тобр.min = Тобр.гр. - Dmin, а Тобр.max = Тобр.гр. + Dmах. Значения Dmin и Dmах задаются пользователем независимо друг от друга при программировании ТРМ33-Щ4.

Параметры графика задаются пользователем при программировании ТРМ33-Щ4, исходя из эксплуатационных характеристик системы.

Пример графика Тобр.гр. = f (Тнаруж), заданного на предприятии-изготовителе контроллера, приведен на рис. 8.

Рис. 8
Рис. 8

Защита от превышения температуры обратной воды.
Для предотвращения возврата в теплосеть обратной воды повышенной (относительно заданного графика) температуры в контроллере предусмотрен специальный режим, защищающий систему от такой ситуации.

Условиями для выполнения режима являются:

Тобр > Тобр.max, а также
Тприточ > Тавар.

То есть температура обратной воды на выходе системы превышает вычисленное относительно графика Тобр.гр. = f (Тнаруж) предельное значение Тобр.max. и, кроме того, отсутствует опасность замораживания калорифера.

В данном режиме контроллер, продолжая формировать команду на открытие жалюзи и включение вентилятора, приостанавливает регулирование температуры приточного воздуха и начинает управлять положением КЗР по сигналу рассогласования между текущим значением Тобр и вычисленным по графику предельным значением Тобр.max. Такое управление сохраняется до тех пор, пока в системе не будет ликвидировано превышение температуры обратной воды.

Защита от замораживания воды в калорифере.
Условиями для перевода системы в данный режим являются:

Тобр < Тобр.min или
Тприточ < Тавар.

То есть температура обратной воды на выходе системы опустилась ниже вычисленного относительно графика Тобр.гр.= f (Тнаруж) предельного значения Тобр.min. или температура приточного воздуха снизилась до аварийного значения Тавар., что в том и другом случае грозит опасностью замораживания калорифера.

Кроме того, ТРМ33-Щ4 переводит систему в этот режим при неисправности любого из входных термопреобразователей, контролирующих параметры Тнаруж, Тобр. или Тприточ., а также при срабатывании контактного датчика С3.

Выполняя данный режим, контроллер формирует команду на выключение вентилятора и закрытие жалюзи, а также полностью открывает КЗР для максимального повышения температуры воды в калорифере и защиты его от замораживания.

Предельное значение температуры обратной воды Тобр.min вычисляется контроллером, исходя из заданного графика Тобр.гр.= f (Тнаруж), по формуле Тобр.min = Тобр.гр. - Dmin.

Значение Тавар. задается пользователем при программировании ТРМ33-Щ4.

Выход из режима осуществляется автоматически после ликвидации причины его появления.

Летний режим.
Контроллер автоматически переводит систему приточной вентиляции в летний режим работы, если температура наружного воздуха превышает значение уставки Тлетн., заданной пользователем при программировании ТРМ33-Щ4.

В этом режиме он продолжает формировать команду на открытие жалюзи и включение вентилятора, но осуществляет полное закрывание КЗР с целью прекращения циркуляции теплоносителя через калорифер.

Примечание: при работе в летнем режиме блокируются функции защиты системы от превышения температуры обратной воды и защиты калорифера от замораживания.

Выход системы из летнего режима работы осуществляется автоматически при уменьшении температуры наружного воздуха до значения соответствующего первой точке излома графика Тобр.гр.= f (Тнаруж)

Дежурный режим.
На период времени, когда необходимость в приточной вентиляции помещений отсутствует (например, в выходные дни, в ночное время суток и т.п.) система может быть переведена в дежурный режим, при котором ТРМ33-Щ4 осуществляет выключение вентилятора и закрывает жалюзи подачи наружного воздуха. Кроме того, контроллер при помощи КЗР снижает температуру обратной воды до значений меньших величины уставки Тобр.гр., вычисленной по графику Тобр.гр.= f (Тнаруж) и прекращает ее регулирование.

Перевод системы в дежурный режим может быть осуществлен с клавиатуры ТРМ33-Щ4 или дистанционно (замыканием контактов коммутирующего устройства, подключенного к входу С1).

Алгоритмы работы системы при срабатывании устройств С1, С2, С3.
Контроллер оснащен тремя дополнительными входами С1, С2 и С3, предназначенными для подключения информационных контактных датчиков.

Рис. 9
Рис. 9
Рис. 10
Рис. 10

Вход С1 прибора предназначен для подключения контактов коммутирующего устройства, служащего для дистанционного перевода системы приточной вентиляции в дежурный режим работы.

В качестве коммутирующего устройства для этой цели могут быть использованы "сухие" замыкающие контакты подходящего по конструкции тумблера, переключателя или таймера.

Вход С2 прибора предназначен для подключения датчика, контролирующего работу вентилятора и замыкающего свои "сухие" контакты при его неисправности.

При неисправности вентилятора, как в зимнем, так и в летнем режимах работы системы прибор обесточивает его и формирует сигнал Авария.

На период пуска вентилятора выдача сигнала Авария и отработка по сигналам датчика его неисправности могут быть задержаны контроллером на заданное пользователем время.

Вход С3 прибора предназначен для подключения датчика, контролирующего наличие циркуляции воды через
калорифер и замыкающего свои "сухие" контакты в случае ее прекращения.

В зимних условиях работы замыкание контактов датчика приводит к формированию прибором сигнала Авария и переводу системы в режим защиты калорифера от замораживания. После устранения неисправности выход из данного режима осуществляется автоматически.

При работе в летнем режиме отработка по сигналам данного датчика блокируется.

Управление исполнительными механизмами и устройствами.
Для работы с исполнительными механизмами и устройствами системы в ТРМ33-Щ4 встроены четыре электромагнитных реле.

Реле "Жалюзи" служит для управления механизмом подачи в систему наружного воздуха и одновременно для управления электродвигателем вентилятора. При этом команда на включение вентилятора и открывание жалюзи формируется его нормально-открытым контактом, а команда на закрывание жалюзи - нормально-закрытым контактом той же группы.

Реле "КЗРоткр" и "КЗРзакр", оснащенные нормально открытыми контактами, служат для управления электроприводом запорно-регулирующего клапана. Управление клапаном, как и в контроллере ТРМ32-Щ4, осуществляется широтно-импульсным способом по ПИД-закону регулирования. При этом регулирование температуры приточного воздуха также может осуществляться с учетом заданной зоны нечувствительности.

В случае необходимости КЗР может быть переведен на дистанционное (ручное) управление. При этом импульсы автоматического управления клапаном в ТРМ33-Щ4 блокируются, а его перемещение осуществляется при помощи соответствующих кнопок на лицевой панели.

Реле "Авария" служит для выдачи обобщенного аварийного сигнала, формируемого при неисправности любого из входных термопреобразователей, или при отказе основного оборудования, в результате которого происходит срабатывание контактных датчиков С2, С3. Кроме того, при необходимости обобщенный аварийный сигнал может формироваться и в случае автоматического перевода системы в режим защиты калорифера от замораживания.

Схемы подключения приборов

В связи с изменением конструкции корпуса контроллеров ТРМ32-Щ4 и ТРМ33-Щ4 схемы их подключения к датчикам, внешним устройствам и т.п. отличаются от аналогичных схем изготавливаемых ранее приборов ТРМ32, ТРМ33.

Схема подключения контроллера ТРМ32-Щ4 представлена на рис. 9, а схема подключения контроллера ТРМ33-Щ4 - на рис. 10.

Вячеслав Дворцов