Juni 2003Schichtvortrag1 MKK Kühlanlage TTF 2 Heliumkompressoren Gebäude 47a

Juni 2003 Schichtvortrag 1

MKKMKK KühlanlageKühlanlageTTF 2 HeliumkompressorenTTF 2 Heliumkompressoren

Gebäude 47a


MKK 1 - Automation und LeittechnikMKK 1 - Automation und Leittechnik

Wichtige SicherheitsbestimmungenWichtige Sicherheitsbestimmungen Arbeiten, Bedienung und Einstellungen dürfen nur von

qualifizierten Fachkräften vorgenommen werden! Sie müssen alle Funktionen der Anlage kennen, damit keine Gefahren für Personen oder Sachschäden entstehen. Die Behebung einer Störungsursache kann dazu führen, dass die

Anlage wieder selbstständig anläuft!


MKK 1 - Automation und LeittechnikMKK 1 - Automation und LeittechnikInhalt 1:

Beschreibung der Anlage Prinzipieller Aufbau

Die Kühlkreise Kühlturmkreis Kompressorkreis

Funktionsbeschreibung Betrieb Automatisches Auffüllen Automatisches Entleeren Frostgefahr Temperaturregelung Kompressorkreis (B 40)

http://www-mkk/Kontrollen

Schaltschrank: Kühlanlage TTF 2 Helium-Kompressoren







Funktionsbeschreibung Regelung Leitfähigkeit (B 30) Sollwertumschaltung Druck (B 45)

Operator-Panel OP 27 Warnhinweise Allgemein Allgemeine Bedienung Navigation Spezielle Bedienfunktionen

Kompressorkreis-Pumpen mit HYDROVARRegeleinheit



Bussysteme Profibus MPI-Bus RS 485 - Schnittstellen Industrial Ethernet Übersicht

EPICS Aufruf Kühlturmkreis Regler Frequenzumrichter Ventilatoren Kompressorkreis Regler Absalzung Y 1.0



EPICS Alarmhandler Strip History UNIX

Anlagenbilder Schaltschrank Kompressorhalle Komponenten im Kühlturmkreis Kühlturmkreis-Komponenten

Verantwortliche Personen


Prinzipeller AufbauPrinzipeller Aufbau

Die Anlage ist im Gebäude 47a zwischen der PETRA Halle NO und dem TTF 2-Tunnel zur Expo-Halle aufgebaut. Sie dient zur Kühlung der Helium-Kompressoren für TTF 2.

Es sind zwei Kühltürme auf dem Dach des Gebäudes, zwei Kühlturmpumpen, zwei Wärmetauscher, und vier Kompressorpumpen im Gebäude installiert.

Wassertechnisch besteht die Anlage aus zwei Kühlkreisen. Der Kühlturmkreis und der Kompressorkreis sind durch die zwei Wärmetauscher voneinander getrennt. Dies ist notwendig weil im Kompressorkreis ein höherer Druck “gefahren” werden muss.


Die KühlkreiseDie Kühlkreise

Kühlturmkreis Regelung der Kompressorkreis-Temperatur (B 40) durch 4

Ventilatoren die mit Frequenzumrichtern angesteuert werden.

Kompressorkreis Druck-Regelung durch 4 Kompressorkreis-Pumpen mit

angeflanschten HYDROVAR-Regeleinheiten. Sie sind über eine RS 485-Schnittstelle miteinander verbunden und können unabhängig von der SPS die Regelung übernehmen und zusätzlich Pumpenwechsel nach Betriebsstundenintervallen ausführen.


FunktionsbeschreibungFunktionsbeschreibung

Betrieb Im Normalbetrieb läuft eine Kühlturmpumpe und alle vier Ventilatoren

werden parallel von einem Regler angesteuert. Hierzu müssen die Bypassklappen Y 1.1 und Y 1.2 geschlossen sein.

Im Schwachlastbetrieb wird die Freigabe der Frequenzumrichter weggenommen, die FU‘s fahren auf ihre Minimalfrequenz, gehen dann in die Betreibsart „rdy“, jetzt werden die Bypassklappen Y 1.1 und Y 1.2 geöffnet.

Im Winterbetrieb wird die Freigabe der Frequenzumrichter weggenommen, die FU‘s fahren auf ihre Minimalfrequenz, gehen dann in die Betreibsart „rdy“, jetzt läuft für eine bestimmte Zeit nur warmes Wasser zum abtauen über die Brause, es sei denn die Temperatur im Kompressorkreis steigt über eine eingestellte Grenze. Dann geht die Anlage wieder in den Normalbetrieb. Der Winterbetrieb ist nun je nach Außentemperatur (B 38) für eine bestimmte Zeit gesperrt.



Automatisches Auffüllen Wenn die Anlage leer ist kann

durch betätigen des Softkey “Füllen Start” die Anlage automatisch aufgefüllt werden. Der Vorgang ist beendet wenn eine Kühlturmpumpe im Dreieck läuft.

Der Vorgang kann mit dem Softkey “Füllen Stop” unterbrochen werden, wenn Probleme auftreten z.B. Wasseraustritt. Der Zustand des “Automatischen Auffüllen” wird durch ein dynamisches Feld am OP angezeigt.



Automatisches Entleeren Wenn die Anlage für

Wartungsarbeiten oder im “shut down” entleert werden soll wird dies durch den Softkey “Leeren Start” eingeleitet und bis zur Meldung “Anlage Leer” abgearbeitet. Es beginnt mit dem Abschalten der Kühlturmpumpen.

Der Vorgang kann mit dem Softkey “Leeren Stop” unterbrochen werden. Der Zustand des “Automatischen Leeren” wird durch ein dynamisches Feld am OP angezeigt.



Frostgefahr Da einige Rohrleitungen im Außenbereich

verlaufen, muss bei entsprechenden Temperaturen dafür gesorgt weren, dass sie nicht einfrieren.

Füllleitungen Sie werden automatisch entleert, wenn die

Niveaus beider Kühltürme OK sind, indem zuerst Y 2.0 geschlossen wird und dann die Magnetventile Y 2.1 und Y 2.2 und das Kugelventil Y 4.0 geöffnet werden.



Frostgefahr Kühltürme mit Saug- und Druckleitungen

Da hier im Normalfall das Wasser zirkuliert, müssen sie nur entleert werden, wenn die Kühlturmpumpen ausfallen oder abgeschaltet werden. Hier wird zuerst ein Timer gestartet, bevor das Entleeren anläuft. Während dieser Zeit hat man die Möglichkeit wieder eine Pumpe einzuschalten. Wird während dieser Zeit keine Pumpe wieder zugeschaltet, schließt zuerst Y 2.0 und dann werden die Magnetventile Y 2.1, Y 2.2 und die Kugelventile Y 3.0, Y4.0 und Y 5.0 geöffnet, bis die Kühltürme und die Rohrleitungen im Außenbereich entleert sind. !! Die Kompressorpumpen fallen auch nach einer gewissen Zeit aus, wenn keine Kühlturmpumpe läuft!!



Temperaturregelung Kompressorkreís (B 40) Im Normal-Betrieb werden die vier Ventilatoren über einen Regler

in der Frequenz geändert um die Temperatur im Kompressorkreis konstant zu halten. Dies ist nur der Fall wenn die Rücklauftemperatur (B 46) um eine bestimmte Schwelle (Befh=0.5°C) höher ist als der Sollwert.

Im Schwachlast-Betrieb, Rücklauftemperatur (B 46) ist <= Sollwert + Schwelle (Befl=0.1°C), dann wird die Freigabe der Ventilatoren weggenommen und die Bypassklappen Y 1.1 und Y 1.2 geöffnet.

Im Winter-Betrieb wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur (B 38) die Freigabe der Ventilatoren weggenommen und für eine festgelegte Zeit (t Wi=2Min) das Wasser über die Brause geleitet. Abgebrochen wird dieser Zustand, wenn die Vorlauftemperatur (B 40) zu groß wird (Rfh=1°C). Der Winterbetrieb kann erst nach einer Sperrzeit t sp x (1=2h/2=1h/3=30’/4=20’)erneut ablaufen.





Leitfähigkeitsregelung Kühlturmkreís (B 30) Mit einem Standard Software-Regler “CONT_S” wird die

Leitfähigkeit mit der Regelklappe Y 1.0 auf 1.6 mS/cm konstant gehalten.

Wärmetauscher, Vorratsbehälter; Regelklappe Y 1.0



Sollwertumschaltung Druck Kompressorkreís (B 45) Mit Standard Software-Bausteinen “SP_GEN und LIMALARM”

wird der 2. Sollwert je nach Kühlleistungsbedarf automatisch geändert, um Energie einzusparen. Wenn die Differenz zwischen Rücklauf und Vorlauf eine einstellbare obere Grenze überschreitet wird der Druck-Sollwert sofort hochgefahren, wenn die Differenz eine untere Grenze für eine bestimmte Zeit unterschreitet, wird der Druck-Sollwert heruntergefahren. Wird beim verfahren eine kritische Frequenz der Kompressorpumpen erreicht, fährt der Sollwert automatisch einen Schritt wieder hoch.



Sollwertumschaltung Druck Kompressorkreís (B 45)

Einstellbarer Druck (hoch)

Einstellbarer Druck (niedrig)

Fahr-Befehl (bei Kühlleistungsbedarf)

Fahr-Befehl (bei kritischer Frequenz)Rückmeldung Kompressorpumpen-Frequenz


Operator Panel “OP 27”Operator Panel “OP 27”

!! ACHTUNG !! Alle Funktionstasten und Eingabefelder die auf das

Steuerungsprogramm wirken sind Passwort geschützt. Das eingegebene Passwort wird für einen Zeitraum von 10 Min.

nach der letzten Betätigung einer Taste gespeichert. Während dieser Zeit wirken alle Eingaben ohne Rückfrage!



Allgemein Für das Bedienen und Beobachten der Anlage ist das OP

unbedingt erforderlich. Hier werden Wert eingestellt, Komponenten bedient, Prozesse gestartet und gestoppt. Bei dieser Anlage ist die Bedienung für einige Komponenten nur noch über das OP möglich und nicht mehr über Taster bzw. Schalter am Schaltschrank.



Allgemeine Bedienung

Alpha-NumerischeTasten

Escape-Taste(Abbrechen)

AcknoledgeQuittieren wenn LED leuchtet

EnterEingabe bestätigen

HelpHilfe aufrufen wenn LED leuchtet

Einschalten UmschaltenAlpha-Tasten

Alpha-Tastenabwählen

Datum/Uhrzeitanzeigen

Betriebsmeldepuffer löschen(Nur Superuser)

BM-Seite/Puffer

Störmeldepuffer löschen(Nur Superuser)

SM-Seite/Puffer

MonitorDunkelschaltung



Navigation

Kühlturm

Kühlturm-pumpen

24 Std. KurveKühlturmkr.

2 Std. KurveKühlturmkr.

Wärme-tauscher

Kompr.Kr.Druck einstlg.

Passwort„Superuser“

System-Einstellungen

Passwort„Superuser“

RegelklappenHand

Regler-anwahl

PasswortMKK2 Regler

Y 1.0

Global SoftkeyHand/Autom.KugelventileLED leuchtet = Automatik

Global SoftkeyHand/Autom.RegelklappenLED leuchtet = Automatik

Global SoftkeyInterner/ExternerDruck SollwertKompressorkreis-PumpenLED leuchtet = Extern

Kompressor-kreis

ReglerFU Lüfter

2 Std. KurveKompr.kr.

2 Std. KurveKompr.kr.

4 Min. KurveP Kompr.kr.

FüllenLeeren

PasswortMKK2

KugelventileHand



Spezielle Bedienfunktionen Kugelventile Hand

Voraussetzung hierfür ist, dass die LED am Softkey K1 nicht leuchtet. Nun hat die Steuerung keinen zugriff mehr auf alle Kugelventile. Wenn man jetzt das Bild “Hand” aus “Füllen Leeren” aufruft, können alle Kugelventile über die entsprechenden Softkeys bedient werden. Achtung nach dem Bedienen K1 wieder betätigen, um den Zugriff für die Steuerung wieder freizugeben.

Regelklappen Hand Voraussetzung hierfür ist, dass die LED am Softkey K2 nicht leuchtet. Nun hat die

Steuerung keinen zugriff mehr auf alle Regelklappen. Wenn man jetzt das Bild “Regelklappen Hand” aufruft, können alle Klappen über die entsprechenden Softkeys bedient werden. Hier sind die Softkeys als Taster programmiert und wirken am Softwareregler. Dieser sperrt für eine angezeigte Zeit die nächste Ansteuerung. Achtung nach dem Bedienen K2 wieder betätigen, um den Zugriff für die Steuerung wieder freizugeben.

Interner Sollwert Kompressorkreis-Pumpen Mit dem Softkey K 10 kann der Druck-Sollwert auf intern umgeschaltet werden.

Wenn die LED nicht leuchtet wirkt nur der programmierte Sollwert der HYDROVAR-Regeleinheit.


BussystemeBussysteme

Profibus Drei WAGO-Buskoppler mit Digitalen und analogen I/O-

Modulen zum Steuern und Regeln der Anlage Ein SCHNEIDER-Electric Modul zur Ankopplung der vier

Frequenzumrichter für die Ventilatoren (noch nicht in Betrieb)

MPI-Bus Kommunikation zwischen Steuerung (CPU 314C-2 DP) und

OP 27

RS 485 Schnittstelle nach ISO 1745 Kommunikation der HYDROVAR-Regeleinheiten

untereinander zur Druckregelung und automatischem Pumpenwechsel nach Betriebsstundenintervall.



Industrial Ethernet Ein S7 CP 343-1 IT für Industrial Ethernet ISO und TCP/IP

Protokoll zur Datenübertragung an das Kontrollsystem EPICS und Uhrzeitsynchronisation vom ER 1 (BKR).



Übersicht CPU314C-2 DP

MPI

2

DP

2

CP343-1 IT

WAGOFeld 1Adr. 3

WAGOFeld 3Adr. 5

WAGOFeld 2Adr. 4

SCHNEIDERFeld 2Adr. 6

OP 27

Profibus

CP143

ER 1 (BKR)

mkkPPC02

Geb. 55

Industrial Ethernet

ALTIVAR 28Feld 12A1

ALTIVAR 28Feld 22A2

ALTIVAR 28Feld 22A3

ALTIVAR 28Feld 22A4

HYDROVARRegeleinheitM 4.1





EPICSEPICS

Aufruf

Hier klicken für das ÜbersichtsbildTTF 2 Helium KühlangeGeb. 47a


EPICSEPICS

Kühlturmkreis


EPICSEPICS

Regler FU‘s Ventilatoren


EPICSEPICS

Kompressorkreis


EPICSEPICS

Regler Absalzung Y 1.0


AlarmhandlerAlarmhandler

TTF 2 Heliumkühlung im ALH


Strip History UNIXStrip History UNIX

Betriebsarten

Sollwert+0,5°C

Sollwert+0,1°C

Festt programmierteWerte

Sollwert+einstellbareroberer Wert

Sollwert+einstellbarerunterer Wert

Am OP einstellbarer Wertfür die Druckumschaltung


AnlagenbilderAnlagenbilder

Schaltschrank

Feld 1: Leistungsschalter; FU 2A1 Feld 2: FU‘s 2A2, 2A3 und 2A4 Feld 3: SPS; OP



Kompressorhalle

Blick in die Kompressorhalle



Komponenten im Kühlturmkreis

Kugelventile; Leitfähigkeitsmessung Komponenten im Außenbereich



Kühlturmkreis-Komponenten

Kühlturmpumpen Kühltürme


Zuständige PersonenZuständige Personen

[email protected]

V era n two r tliche P e rson en

Projektierung SchaltanlageO . K re bsT e l. 20 18

H dy . 9 -20 18

U . S tü r tzE -W erks ta tt

T e l. 32 63H d y.

Projektierung SchaltanlageM . S ch ap er

T e l. 33 63H dy . 9 -33 63

R . W arn ckeT e l. 44 84

H dy . 9 -80 03

U . Le u sm a nnT e l. 44 84

H dy . 9 -80 26

Operator PanelO P 27

B ed ien en u ndB eo b ach ten

J . W o ld tT e l. 44 84

H dy . 9 -80 30

R . W arn ckeT e l. 44 84

H dy . 9 -80 03

J . P e te rsT e l. 44 84

H dy . 9 -44 84

U . Le u sm a nnT e l. 44 84

H dy . 9 -80 26

SPS-ProgrammC P U 3 1 4-2 DP

S teu ern u ndR e ge ln

K . G e rkenT e l. 25 62

H dy . 9 -25 62

EPICS und ALHL e ittech n ik zurÜ b erwa chu ngu nd K o ntro lle

Automation & LeittechnikK . G e rkenT e l. 25 62

H dy . 9 -25 62

U . R itzW a sse rw e rks ta tt

T e l. 36 68H dy . 9 -80 76

S . K in a stW a sse rw e rks ta tt

T e l. 36 68H dy . 9 -80 75

W asseranlageG . M a rqu a rt

T e l. 33 62H dy . 9 -34 79

W asserversorgungA . W a nn ing

T e l. 23 72H d y.: 9 -23 72

VerbraucherT . P a etzo ld M K S 1

T e l. 39 2 3/36 67H d y.

Documents

Juni 2003Schichtvortrag1 MKK Kühlanlage TTF 2 Heliumkompressoren Gebäude 47a