FB_BA_AHU_1st_10

Template einer raumlufttechnischen Anlage.

Die wesentlichen Bestandteile des Templates sind:

Anlagensteuerungs- und Startprogramm
Zulufttemperatur-Sequenzregelung
Raumtemperatur-Kaskadenregelung
Sommernachtkühlung
Druckregelung des Zu- und Abluftventilators
Thermische Luftbehandlung durch Lufterhitzer, Kühler und Energierückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher
Außen- und Fortluftklappe mit einem Federrücklaufantrieb und Endlagenkontrolle
Außen- und Abluftfilter mit analoger Differenzdrucküberwachung

	Die Initialisierung des Templates erfolgt innerhalb der Methode FB_Init.

Blockschaltbild

Anlagenschema

Einschaltreihenfolge der Aggregate der Anlage

Innerhalb der Anlagenkommandierung PlantCmd steuert eine Schrittkettensteuerung sequenziell hintereinander das Ein- respektive Ausschalten der Aggregate. Dabei werden beim Weiterschalten von Aggregat zu Aggregat vorgegebene Verzögerungszeiten und Rückmeldungen der Aggregate berücksichtigt.

Die Reihenfolge der Aggregate wird durch die Ordnungszahl der einzelnen Elemente des bidirektionalen Array arrAggregate festgelegt.

Schritt	Stufen des Anlagenstarts	Aggregat	Funktionsbausteine
00	E_BA_AC_PlantStep01.eOff	Anlage Aus
01	E_BA_AC_PlantStep01.eErc	Energierückgewinnung	Erc
02	E_BA_AC_PlantStep01.ePreRinse	Vorspülen des Warmwasserlufterhitzer	PreHtr
03	E_BA_AC_PlantStep01.eDamperOuA	Außenluftklappe	OuADmp
04	E_BA_AC_PlantStep01.eFanSupplyAir	Zuluftventilator	SuAFan
05	E_BA_AC_PlantStep01.eDamperExhA	Fortluftklappe	ExhADmp
06	E_BA_AC_PlantStep01.eFanExtractAir	Abluftventilator	ExtAFan
07	E_BA_AC_PlantStep01.eCooler	Kaltwasser-Luftkühler	Col
08	E_BA_AC_PlantStep01.eOn	Raum-Zuluft-Kaskade, Anlage Ein	TCasCtrl

Ist die Anlage in Schritt 08 E_BA_AC_PlantStep01.eOn angekommen, so wird mit Einschaltung der Kaskadenregelung TCasCtrl die Zulufttemperatur Sequenzregelung TSeqLink freigegeben.

Anfahren der Anlage bei kalter Witterung

Beim Einschalten der Anlage bei kalter Witterung ist in der Schrittkettensteuerung der Anlagenkommandierung PlantCmd der Anlagenschritt Vorspülen des Vorerhitzers E_BA_AC_PlantStep01.ePreRinse vorgesehen. In diesem Schritt wird die Regelung der Rücklauftemperatur des Warmwasserlufterhitzers aktiviert. Dieser Vorgang soll das Einfrieren des Warmwasserlufterhitzer während des Anlagenstarts verhindern.

Störabschaltungen

Die Anlage schaltet ab bei:

Brandalarm
Frostalarm
Störungen der Ventilatoren (Rückmeldeüberwachung, thermoelektrische Überlast, Wartungsschalter)
Fehlstellungen der Außen- und Fortluftklappe.
Filterverstopfungen

Die folgende Tabelle listet die ereignisfähigen Objekte des Templates auf, welche relevante Störungen am PlantLock auslösen können. Die Parametrierung dieser Ereignisse ist im FB_init zu finden.

Funktionsblock	eEnPlantLock	Funktionsblock	bPrioMedium
TSuA.MV	E_BA_LockPriority.eMedium	PlantLock	x
FiltOuAMonit.DstMainAlarm	E_BA_LockPriority.eMedium		x
OuADmp.MonitOpen.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
SuAFan.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
SuAFan.ThOvrld	E_BA_LockPriority.eMedium		x
SuAFan.MntnSwi	E_BA_LockPriority.eMedium		x
SuADiffPrssMonit.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
ExhADmp.MonitOpen.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
ExtAFan.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
ExtAFan.ThOvrld	E_BA_LockPriority.eMedium		x
ExtAFan.MntnSwi	E_BA_LockPriority.eMedium		x
ExtADiffPrssMonit.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x
PreHtr.TRt.MV	E_BA_LockPriority.eMedium		x
PreHtr.TFrost.MV	E_BA_LockPriority.eMedium		x
PreHtr.FrostThermostat.Input	E_BA_LockPriority.eMedium		x
PreHtr.Pu.Dst	E_BA_LockPriority.eMedium		x

Die Parametrierung der Lockpriorität der ereignisfähigen Objekte ist im FB_init dieses Templates zu finden.

Temperaturregelung

In diesem Anlagentemplate wird eine einfache Raumluft-Zuluft-Kaskade als Regelstrategie realisiert.

In den Templates SpTRm / TCasCtrl werden die Sollwerte für die Anlage erzeugt und an die Sequenzregler innerhalb der Templates PreHtr, Col und Erc weitergeleitet.

Sequenzregelung

Die Zahl der Sequenzregler in der Regelsequenz variiert und hängt ab von der Zahl der Aggregate in der Lüftungsanlage. Links in der Regelsequenz werden die PID-Sequenzregler angeordnet, welche zur Erhöhung der Zulufttemperatur beitragen. Rechts befinden sich die Regler der Aggregate, welche die Zulufttemperatur herunterkühlen.
Es können mehre Heiz- oder auch mehrere Kühlaggregate in die Regelsequenz eingebunden werden.
In der Sequenzregelung ist immer nur ein PID-Sequenzregler aktiv. Alle anderen verharren bei dem Wert ihrer maximalen oder minimalen Stellgröße.

Mit Erhalt der Freigabe bOn aus der Kaskadenregelung TCasCtrl wird die Sequenzregelung TSeqLink freigegeben.
Mit welchem Startsequenzregler die Anlage anläuft, wird in Abhängigkeit der Witterungstemperatur Site.stGeneralSettings.fTWth oder der Betriebsart OpMod festgelegt.

Über die Datenstruktur stTSeqLink bekommen die Sequenzregler der Aggregate Lufterhitzer PreHtr, Luftkühler Col und Energierückgewinnung Erc die Anlagenfreigabe und die Nummer des Startreglers übertragen.
Die Lüftungsanlage in dem Sequenzschema ist mit einem Lufterhitzer, einer Energierückgewinnung und einem Luftkühler ausgerüstet.
Zur stetigen Regelung der Zulufttemperatur TSuA bei sehr niedrigen Außentemperaturen im Winter bis hin zu hohen Außentemperaturen im Sommer werden alle Aggregate in eine Sequenzregelung eingebunden.

Links in der Sequenz wird mit dem Stellbereich des Luftherhitzers PreHtr begonnen. Bei niedrigen Außentemperaturen wird die Leistung des Luftererhitzers so lange erhöht, bis die Zulufttemperatur TSuA ihren Sollwert erreicht hat.

Steigt die Außentemperatur TOuA an, dann reduziert der Sequenzregler TSuACtrl des Lufterhitzers PreHtr seine Stellgröße so lange bis er an die untere Grenze seines Stellbereiches angekommen ist.

Wird der Sollwert der Zulufttemperatur TCasCtrl nach wie vor nicht erreicht, dann schaltet der Sequenzregler TSuACtrl des Lufterhitzers PreHtr weiter an den Sequenzregler TSuACtrl der Energierückgewinnung Erc.
Das Verhalten der Energierückgewinnung Erc hängt vom Verhältnis der Witterungstemperatur Site.stGeneralSettings.fTWth und der Ablufttemperatur TExtA ab.

Ist die Witterungstemperatur Site.stGeneralSettings.fTWth kleiner als die Ablufttemperatur TExtA, dann gewinnt Energierückgewinnung Wärmeenergie aus der Abluft zurück und überträgt diese auf die Außenluft. In der Regelsequenz ist dann die rote Kennlinie aktiviert.

Der Wirksinn des Sequenzreglers TSuACtrl ist damit indirekt (Heizbetrieb).

Im Sommer ist die Ablufttemperatur häufig niedriger als die Witterungstemperatur. Der Energiefluss der Energierückgewinnung Erc ist dann invertiert. Die Wärme der Außenluft überträgt sich auf die Fortluft TExhA und die Zulufttemperatur wird dadurch verringert. In diesem Betriebsfall folgt die Sequenz der blauen Kennlinie. Der Wirksinn des Sequenzreglers TSuACtrl ist damit direkt (Kühlbetrieb).

Bei hohen Außentemperaturen, wenn die Rückgewinnungsleistung der Erc nicht ausreicht, um die Außenluft OuA weit genug herunterzukühlen, schaltet der Sequenzregler TSuACtrl der Energierückgewinnung Erc weiter an den Sequenzregler TSuACtrl des Kühlers Col. Dieser erhöht die Leistung des Kühlers so lange bis der Sollwert der Zulufttemperatur erreicht wird.

Filterüberwachung

Der Außen- und der Abluftfilter werden über die Funktionsbausteine FiltOuAMonit und FiltExtAMonit mit den analogen Differenzdruckfühlern DiffPrssOuAFilt / DiffPrssExtAFilt überwacht. Mit Erhalt der Freigabe bOn aus der Kaskadenregelung TCasCtrl werden die Filterüberwachungen freigegeben.

Nachtkühlung

Über den Funktionsbaustein SumNgtCol kann die Nachtkühlung gesteuert werden.

Syntax

FUNCTION_BLOCK FB_BA_AHU_1st_10 EXTENDS FB_BA_View
VAR_INPUT CONSTANT    
  TOuA                    : FB_BA_SensorAnalog;
  TExhA                   : FB_BA_SensorAnalog;
  TSuA                    : FB_BA_SensorAnalog;
  TExtA                   : FB_BA_SensorAnalog;
  TRm                     : FB_BA_SensorAnalog;

  DiffPrssOuAFilt         : FB_BA_SensorAnalog;
  FiltOuAMonit            : FB_BA_Hys_21;
  DiffPrssExtAFilt        : FB_BA_SensorAnalog;
  FiltExtAMonit           : FB_BA_Hys_21;

  OuADmp                  : FB_BA_AC_Dmp2P;
  SuAPrss                 : FB_BA_SensorAnalog;
  SuADiffPrss             : FB_BA_SensorAnalog;
  SuAFan                  : FB_BA_AC_FanCtl;
  SuADiffPrssMonit        : FB_BA_FdbAnalog;

  ExhADmp                 : FB_BA_AC_Dmp2P;
  ExtAPrss                : FB_BA_SensorAnalog;
  ExtADiffPrss            : FB_BA_SensorAnalog;
  ExtAFan                 : FB_BA_AC_FanCtl;
  ExtADiffPrssMonit       : FB_BA_FdbAnalog;

  PreHtr                  : FB_BA_AC_PreHtr;
  Erc                     : FB_BA_AC_ErcPl_02;
  Col                     : FB_BA_AC_ColT_02;

  SpTRm                   : FB_BA_Scale_04_Y2_3;
  TCasCtrl                : FB_BA_AC_TCasCtrl_01;

  SumNgtCol               : FB_BA_AC_SumNgtCol;
  OpMod                   : FB_BA_AC_OpMod1St;
  EnPrio                  : FB_BA_AC_EnPrio;

  PlantLock               : FB_BA_PlantLock;

  PlantCmd                : FB_BA_AC_PlantCmd_AHU_1st_10;

  TSeqLink                : FB_BA_AC_SeqT;
  stTSeqLink              : ST_BA_SeqLink;

  arrAggregate            : ARRAY [1..BA_Param.nMaxAggregate] OF ST_BA_Aggregate;
END_VAR

VAR_INPUT CONSTANT

Name	Typ	Beschreibung
TOuA	FB_BA_SensorAnalog	Repräsentiert die Außenlufttemperatur
TExhA	FB_BA_SensorAnalog	Repräsentiert die Fortlufttemperatur
TSuA	FB_BA_SensorAnalog	Repräsentiert die Zulufttemperatur
TExtA	FB_BA_SensorAnalog	Repräsentiert die Ablufttemperatur
TRm	FB_BA_SensorAnalog	Repräsentiert die Raumtemperatur
DiffPrssOuAFilt	FB_BA_SensorAnalog	Analoger Differenzdruck über den Außenluftfilter
FiltOuAMonit	FB_BA_Hys_21	Analoge Überwachung des Außenluftfilters. Die Filterüberwachung verwendet den analogen Differenzdruck DiffPrssOuAFilt und kann sowohl einen Voralarm wie auch einen Hauptalarm auslösen.
DiffPrssExtAFilt	FB_BA_SensorAnalog	Analoger Differenzdruck über den Abluftfilter
FiltExtAMonit	FB_BA_Hys_21	Analoge Überwachung des Abluftfilters. Die Filterüberwachung verwendet den analogen Differenzdruck FiltExtAMonit und kann sowohl einen Voralarm wie auch einen Hauptalarm auslösen.
OuADmp	FB_BA_AC_Dmp2P	Ansteuerung der Außenluftklappe mit einem Federrücklaufantrieb und Endlagenkontrolle.
SuAPrss	FB_BA_SensorAnalog	Zuluftdruck
SuADiffPrss	FB_BA_SensorAnalog	Differenzdruck über dem Zuluftventilator
SuAFan	FB_BA_AC_FanCtl	Ansteuerung und Regelung des drehzahlgesteuerten Zuluftventilators.
SuADiffPrssMonit	FB_BA_FdbAnalog	Analoge Differenzdrucküberwachung über dem Zuluftventilator. Die Differenzdrucküberwachung verwendet den analogen Differenzdruckfühler SuADiffPrss und kann einen anlagenabschaltenden Alarm auslösen.
ExhADmp	FB_BA_AC_Dmp2P	Ansteuerung der Fortluftklappe mit einem Federrücklaufantrieb und Endlagenkontrolle.
ExtAPrss	FB_BA_SensorAnalog	Abluftdruck. Der Abluftdruck ist die Regelgröße des Druckreglers vom Abluftventilator ExtAFan.
ExtADiffPrss	FB_BA_SensorAnalog	Differenzdruck über dem Abluftventilator
ExtAFan	FB_BA_AC_FanCtl	Ansteuerung und Regelung des drehzahlgesteuerten Abluftventilators.
ExtADiffPrssMonit	FB_BA_FdbAnalog	Analoge Differenzdrucküberwachung über dem Abluftventilator. Die Differenzdrucküberwachung verwendet den analogen Differenzdruckfühler ExtADiffPrss und kann einen anlagenabschaltenden Alarm auslösen.
PreHtr	FB_BA_AC_PreHtr	Ansteuerung und Regelung eines Warmwasserlufterhitzers. Der Funktionsbaustein wird als Aggregat angesehen und ist aufgrund seines implementierten Sequenzreglers Teil der Temperatur- Sequenzregelung dieser Anlage.
Erc	FB_BA_AC_ErcPl_02	Ansteuerung und Regelung eines Plattenwärmetauschers für die Energierückgewinnung einer Lüftungsanlage. Der Funktionsbaustein wird als Aggregat angesehen und ist aufgrund seines implementierten Sequenzreglers Teil der Temperatur- Sequenzregelung dieser Anlage.
Col	FB_BA_AC_ColT_02	Ansteuerung und Regelung eines temperaturgesteuerten Kaltwasser-Luftkühlers. Der Funktionsbaustein wird als Aggregat angesehen und ist aufgrund seines implementierten Sequenzreglers Teil der Temperatur- Sequenzregelung dieser Anlage.
SpTRm	FB_BA_Scale_04_Y2_3	Sollwertprogramm für eine Zulufttemperatur-Regelung mit einem Zulufttemperatur Sollwert inklusive Sommer- und Winterkompensation über eine Kennlinie.
TCasCtrl	FB_BA_AC_TCasCtrl_01	Raumtemperaturregelung mittels Raum-Zuluft-Kaskade. Es besteht aus einem Führungsregler zur Sollwertberechnung für das Heizen, Kühlen und der Energie-Rückgewinnung.
SumNgtCol	FB_BA_AC_SumNgtCol	Steuerung der Nachtkühlung
OpMod	FB_BA_AC_OpMod1St	Der Funktionsbaustein dient dem Einschalten der Anlage. Er repräsentiert die Auswahl der Anlagenbetriebsart, ein Zeitschaltprogramm und einen Anlagenwahlschalter.
EnPrio	FB_BA_AC_EnPrio	Definiert anhand der Anlagenbetriebsart OpMod die Anlagenfreigabe für die Ansteuerung der Schrittkettensteuerung einer Anlage und die Freigabe der Prioritäten „Safety“, „Critcial“ und „Program“. Diese Freigaben werden an die Anlagenkommandierung PlantCmd übertragen.
PlantLock	FB_BA_PlantLock	Mit dem Aufruf des Funktionsbausteins werden auf dieser und tiefer gelegenen Ebenen der Anlage die relevanten Störungen der ereignisfähigen Objekte gesammelt und ausgegeben. Diese relevanten Störungen lösen die Betriebsart Störung E_BA_AC_OpMod01.eAlarm im Betriebsartenprogramm OpMod aus. Dies hat zur Folge, dass die raumlufttechnische Anlage heruntergefahren wird. Eine Auflistung der anlagenabschaltenden Störungen ist unter Störabschaltungen zu finden.
PlantCmd	FB_BA_AC_PlantCmd_AHU_1st_10	Der Funktionsbaustein repräsentiert die Anlagenkommandierung der Aggregate und Funktionen dieser raumlufttechnischen Anlage. Die integrierte Schrittkettensteuerung legt fest in welcher Reihenfolge die einzelnen Aggregate der Anlage sequenziell hintereinander ein- respektive ausgeschaltet werden.
TSeqLink	FB_BA_AC_SeqT	Repräsentiert das Starten und Steuern der Zulufttemperatur Sequenzregelung.
stTSeqLink	ST_BA_SeqLink	Daten- und Befehlsstruktur zwischen den einzelnen Sequenzreglern der Temperaturregelsequenz PreHtr, Col, Erc und der Zulufttemperatur Sequenzregelung TSeqLink.
arrAggregate	ST_BA_Aggregate	Das Array beinhaltet für jedes Aggregat eine bidirektionale Daten- und Kommandostruktur. Beim Hoch- respektive Zurückschalten der Schrittkettensteuerung wird, der für jedes Aggregat ermittelte Schaltbefehl über die bidirektionale Kommunikationsstruktur arrAggregate übergeben. Eine Rückmeldung der Aggregate für das Hoch- oder Runterschalten der Schrittkettensteuerung wird über die Kommunikationsstruktur an die Anlagensteuereinheit übertragen.

Voraussetzungen

Entwicklungsumgebung	Erforderliche Function
TwinCAT ab v3.1.4024.56	TF8040 \| TwinCAT Building Automation ab V5.8.0.0