Kylmävesiaseman automatiikan sovittaminen Suomen oloihin

Abstract

Tässä insinöörin opinnäytetyössä uudistettiin kylmävesiaseman automatiikka soveltumaan paremmin Suomen oloihin. Tarkoituksena oli muokata vanha, käytössä oleva logiikkaohjelma uusiksi sekä tehdä uudet säätö- ja sähkökaaviot. Lisäksi käyttöön otettiin ja käytöstä poistettiin automatiikkaan liittyviä komponentteja.

Työn suurimpana tavoitteena muutostöissä oli toteuttaa uudenlainen säätö- ja ohjausjärjestelmä kylmävesiaseman vapaajäähdytystoiminnolle. Uuden järjestelmän tavoitteena oli pienentää vapaajäähdytyksen käytön aikaista energiantarvetta sekä maksimoida vapaajäähdytyksen käyttöaika, joka vaikuttaa huomattavasti energian kulutukseen. Työn toisena tavoitteena oli tehdä ohjaus- ja säätöjärjestelmästä monipuolisempi, jotta se täyttäisi ostajan vaatimukset mahdollisimman monessa tapauksessa. Ollessaan mahdollisimman monipuolinen järjestelmä vähentää tapauskohtaista räätälöintiä huomattavasti.

Työ toteutettiin laitteiden valmistajan tiloissa Porvoossa sekä kotona tietokoneen avulla. Kylmävesiaseman ohjauksessa käytettiin italialaisen Carelin valmistamia ohjelmoitavia logiikoita. Ohjelmointiympäristönä käytettiin valmistajan omia WinCad-, WinMask- ja WinSim-ohjelmia. Lisäksi simulointiympäristönä käytettiin automatiikkatoimittajan omaa simulaattoria, joka vastasi lähes aitoa ympäristöä. Simulaattoriin sisältyi logiikka, käyttöpaneeli, kytkimet digitaalisille tuloille, potentiometrit analogisille tuloille, LEDit digitaalisille lähdöille sekä jännitemittarit analogisille lähdöille. Lisäksi projektiin sisältyi koekäytöt eri työmailla uudelle ohjelmistolle. Koekäytöt suoritettiin asiakkaille toimitetuille laitteille oikeassa käyttöympäristössä. Oikeassa käyttötilanteessa saatiin parempi käsitys ohjelmiston toimivuudesta todellisessa käyttötilanteessa sekä voitiin todeta ongelmia, jotka johtivat lisätoimintojen ohjelmointiin.

Työssä määritetyt tavoitteet saavutettiin, ja ohjelmiston kehitysversio on korvannut vanhan ohjelmiston kokonaan. Vapaajäähdytystoiminto on saatu energiatehokkaammaksi uudella ohjelmistolla, sekä tavoitteena ollut monipuolisemman ohjelmiston luonti toteutui. Lisäksi laitteisto yksinkertaistui automatiikan kannalta, joka on apuna huoltohenkilökunnalle. Työn teknisiä ratkaisuja ja tuloksia on myös mahdollista käyttää pohjana uusille kehitysprojekteille.

The aim of this project was to re-program the software and update the automation of a waterchiller for Finnish conditions. The goal was to use the old software as a platform for the new one. The modifications were made in the old software. Another objective was to redraw the control- and electric schemes and update the components used in the automation.

The major objective for the modifications was the management of freecooling. The aim of the new software was to reduce energy consumption during freecooling and maximize the season of freecooling use. These modifications should result in the chiller using less energy. Another goal was to make the control system more versatile. With versatility, the system would meet the requirements of the customer in most cases. Also the case-specific programming should reduce.

The modification work was done in the facilities of the chiller manufacturer in Porvoo and at home by computer. The components for the automation and the software for the programing, were manufactured and delivered by the Italian automation manufacturer Carel. WinCad, WinMask and WinSim where the softwares used for the programming and simulation. Besides, a simulator which included a logic controller, switches for the digital inputs, LED:s for the digital outputs, potentiometers for the analog inputs, voltage meters for the analog outputs and an operation panel was used. Also tests on real equipment on building sites were performed. The tests were made on equipment ordered buy the customers. In the real environment, we got a better perspective on the operation of the equipment, which lead to more modifications.

The goals set at the beginning of the project were achieved, and the new software has replaced the old one completely. The freecooling operation became more energy efficient than it was before, and the software is more versatile. The system also became easier to use, which helps the service staff. The technical solutions and results of this project can be used as a basis for future development projects.