MKK Kühlanlage TTF 2 Heliumkompressoren Gebäude 47a Juni 2003 Schichtvortrag

MKK 1 - Automation und Leittechnik Wichtige 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! Juni 2003 Schichtvortrag

MKK 1 - Automation und Leittechnik Inhalt 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 Juni 2003 Schichtvortrag

MKK 1 - Automation und Leittechnik Inhalt 2: Funktionsbeschreibung Regelung Leitfähigkeit (B 30) Sollwertumschaltung Druck (B 45) Operator-Panel OP 27 Warnhinweise Allgemein Allgemeine Bedienung Navigation Spezielle Bedienfunktionen Kompressorkreis-Pumpen mit HYDROVAR Regeleinheit Juni 2003 Schichtvortrag

MKK 1 - Automation und Leittechnik Inhalt 3: Bussysteme Profibus MPI-Bus RS 485 - Schnittstellen Industrial Ethernet Übersicht EPICS Aufruf Kühlturmkreis Regler Frequenzumrichter Ventilatoren Kompressorkreis Regler Absalzung Y 1.0 Juni 2003 Schichtvortrag

MKK 1 - Automation und Leittechnik Inhalt 4: EPICS Alarmhandler Strip History UNIX Anlagenbilder Schaltschrank Kompressorhalle Komponenten im Kühlturmkreis Kühlturmkreis-Komponenten Verantwortliche Personen Juni 2003 Schichtvortrag

Prinzipeller 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Die Kühlkreise Kühlturmkreis Kompressorkreis 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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!! Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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 Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Funktionsbeschreibung Sollwertumschaltung Druck Kompressorkreís (B 45) Einstellbarer Druck (hoch) Fahr-Befehl (bei kritischer Frequenz) Rückmeldung Kompressorpumpen-Frequenz Einstellbarer Druck (niedrig) Fahr-Befehl (bei Kühlleistungsbedarf) Juni 2003 Schichtvortrag

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! Juni 2003 Schichtvortrag

Operator Panel “OP 27” 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Operator Panel “OP 27” Allgemeine Bedienung Juni 2003 Schichtvortrag Alpha-Numerische Tasten Einschalten Umschalten Alpha-Tasten Escape-Taste (Abbrechen) Alpha-Tasten abwählen Acknoledge Quittieren wenn LED leuchtet BM-Seite/Puffer Datum/Uhrzeit anzeigen Monitor Dunkelschaltung SM-Seite/Puffer Störmeldepuffer löschen (Nur Superuser) Betriebsmeldepuffer löschen (Nur Superuser) Help Hilfe aufrufen wenn LED leuchtet Enter Eingabe bestätigen Juni 2003 Schichtvortrag

Operator Panel “OP 27” Navigation Juni 2003 Schichtvortrag Kühlturm Global Softkey Hand/Autom. Kugelventile LED leuchtet = Automatik Global Softkey Hand/Autom. Regelklappen LED leuchtet = Automatik Kühlturm Kühlturm- pumpen Regler- anwahl Passwort MKK2 Regler Y 1.0 24 Std. Kurve Kühlturmkr. 2 Std. Kurve Regelklappen Hand Kompressor- kreis Regler FU Lüfter 2 Std. Kurve Kompr.kr. 4 Min. Kurve P Kompr.kr. Global Softkey Interner/Externer Druck Sollwert Kompressorkreis-Pumpen LED leuchtet = Extern Füllen Leeren Passwort MKK2 Kugelventile Hand Wärme- tauscher System- Einstellungen Passwort „Superuser“ Kompr.Kr. Druck einstlg. Passwort „Superuser“ Juni 2003 Schichtvortrag

Operator Panel “OP 27” 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. Die Steuerung hat wirklich KEINEN zugriff mehr!! Juni 2003 Schichtvortrag

Bussysteme MPI-Bus RS 485 Schnittstelle nach ISO 1745 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. Juni 2003 Schichtvortrag

Bussysteme 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). Juni 2003 Schichtvortrag

Bussysteme Übersicht Juni 2003 Schichtvortrag OP 27 CPU 314C-2 DP MPI 343-1 IT CP 143 ER 1 (BKR) mkkPPC02 Geb. 55 Industrial Ethernet Profibus OP 27 WAGO Feld 1 Adr. 3 Feld 3 Adr. 5 Feld 2 Adr. 4 SCHNEIDER Adr. 6 ALTIVAR 28 Feld 1 2A1 Feld 2 2A2 2A3 2A4 HYDROVAR Regeleinheit M 4.1 M 4.2 M 4.3 M 4.4 Juni 2003 Schichtvortrag

EPICS Aufruf Juni 2003 Schichtvortrag Hier klicken für das Übersichtsbild TTF 2 Helium Kühlange Geb. 47a Juni 2003 Schichtvortrag

EPICS Kühlturmkreis Juni 2003 Schichtvortrag

EPICS Regler FU‘s Ventilatoren Juni 2003 Schichtvortrag

EPICS Kompressorkreis Juni 2003 Schichtvortrag

EPICS Regler Absalzung Y 1.0 Juni 2003 Schichtvortrag

Alarmhandler TTF 2 Heliumkühlung im ALH Juni 2003 Schichtvortrag

Strip History UNIX Betriebsarten Juni 2003 Schichtvortrag Sollwert+einstellbarer oberer Wert unterer Wert Am OP einstellbarer Wert für die Druckumschaltung Sollwert+0,5°C Sollwert+0,1°C Festt programmierte Werte Juni 2003 Schichtvortrag

Anlagenbilder Schaltschrank Juni 2003 Schichtvortrag Feld 1: Leistungsschalter; FU 2A1 Feld 2: FU‘s 2A2, 2A3 und 2A4 Feld 3: SPS; OP Juni 2003 Schichtvortrag

Anlagenbilder Kompressorhalle Juni 2003 Schichtvortrag Blick in die Kompressorhalle Juni 2003 Schichtvortrag

Anlagenbilder Komponenten im Kühlturmkreis Juni 2003 Schichtvortrag Kugelventile; Leitfähigkeitsmessung Komponenten im Außenbereich Juni 2003 Schichtvortrag

Anlagenbilder Kühlturmkreis-Komponenten Juni 2003 Schichtvortrag Kühlturmpumpen Kühltürme Juni 2003 Schichtvortrag

Zuständige Personen ralf.warncke@desy.de Juni 2003 Schichtvortrag