Автоматизация хладоцентра на базе ОВЕН ПЛК210-PL для спортивно-зрелищного центра и ЦОД в Челябинске

РМК-Арена в Челябинске – многофункциональный спортивно-зрелищный комплекс площадью около 50 тыс. м², над созданием которого трудились сразу три бюро: из Италии, Великобритании и России.

Объект рассчитан на проведение соревнований международного уровня и массовых мероприятий: вместимость арены составляет до 5 тыс. зрителей в спортивном режиме и до 8 тыс. при проведении концертов. Смотреть на матчи можно не только внутри здания, но и снаружи – над центральным входом комплекса будет установлен экран с медиастеклом, а с других сторон здания — дополнительные 3D-медиаэкраны, для зрителей обустроят комфортные мультиформатные зоны. Все это позволит смотреть трансляции спортивных мероприятий прямо на свежем воздухе.

Внутри здания организованы тренировочные локации для занятия единоборствами и игровыми видами спорта, включая парашютный. Для него установлена аэротруба высотой 20 метров и диаметром около 5 метров, способная развивать скорость воздушного потока до 280 км/ч.

Планируется, что комплекс сможет принимать до 100 тыс. посетителей ежемесячно, а общее количество мероприятий достигнет 250 в год. Для комфорта посетителей в режиме повышенной загрузки предусмотрена наземная парковка до 1000 мест двойного назначения: в зависимости от сценария эксплуатации пространство используется либо как парковка, либо как зона активного отдыха. Дополнительно на подземной парковке установлено 30 зарядных станций.

Помимо спортивных и тренировочных зон, инфраструктура комплекса включает технологические помещения – машинный зал, помещения источников бесперебойного питания (ИБП), серверные и кроссовые (зона ЦОД), работающие в непрерывном режиме.

Партнером проекта по подбору и поставке оборудования для автоматизации работы хладоцентра выступила компания «ВОДОКОМФОРТ». В числе ключевых инженерных решений на объекте — шкафы автоматического управления собственного бренда МЕГАТРОН. Подробностями реализации поделился руководитель отдела развития по электрооборудованию – Владимир Рыженко.

В.Р.: РМК-Арена сочетает в себе спортивную и культурно-массовою инфраструктуру и технологические помещения. В результате на одном объекте формируются два принципиально разных типа тепловой нагрузки: переменные нагрузки в зрительских и спортивных зонах, зависящие от заполняемости и сценария мероприятия, и постоянная тепловая нагрузка от инженерной и серверной инфраструктуры, требующая непрерывного отвода тепла.

Учитывая это, ключевой задачей проекта стала разработка системы управления хладоцентром, способной обеспечить непрерывное охлаждение всех помещений здания в различных режимах эксплуатации, поддерживая в них комфортный микроклимат. Переключение сезонных режимов, управление резервом и аварийные сценарии должны отрабатываться автоматически, без участия персонала и без остановки системы.

В качестве базового решения остановились на двухконтурной схеме холодоснабжения.

Во внутреннем контуре (чиллеры- кондиционеры) циркулирует вода, обеспечивая отвод тепла от конденсаторов чиллера и охлаждение инженерных и спортивных помещений. Чиллеры работают по принципу: 2 – в работе, 1 – в резерве. Ротацией чиллеров управляют их собственные контроллеры.

Холодоноситель (вода) проходит через испарители чиллеров внутренней установки с конденсаторами водяного охлаждения, снижает температуру до требуемой. Теплота от конденсаторов чиллеров отводится в окружающую среду через градирни.

Во внешнем контуре (чиллеры-градирни) используется водный 45 % раствор этиленгликоля, обеспечивающий отвод тепла через градирни и устойчивую работу системы при различных температурных условиях. Градирни работают по принципу: два в работе, один в резерве.

Циркуляцию холодоносителя в контуре «чиллер-кондиционер» обеспечивают насосы водяного контура, в контуре «чиллер-градирня» – соответствующие насосы гликолевого контура. Насосы работают по схеме резервирования: 2 + 1. Каждый насос водяного или гликолевого контура работает на «свой» чиллер.

Управление насосами осуществляется через частотные преобразователи по датчикам перепада давления, что позволяет адаптировать производительность системы под текущую нагрузку и снижать энергопотребление.

Для создания автоматизированной системы был разработан шкаф автоматического управления (ШАУ), включающий два (рабочий и резервный) высокопроизводительных программируемых контроллера ОВЕН ПЛК210-PL с российской программной средой Полигон и поддержкой горячего резервирования и модули аналогового и дискретного ввода-вывода ОВЕН: МВ210-101, МВ210-214, МУ210-402, МУ210-502.

Шкаф управления с рабочим и резервным контроллерами ОВЕН ПЛК210-PL

Полигон — это среда графического программирования на языке функциональных блоков для контроллеров. Преимущество Полигона в том, что прикладному программисту не нужно описывать переменные, система создает их самостоятельно, обеспечивает уникальность и следит за корректным преобразованием типов.

Для управления насосами разработаны 6 щитов управления с установленными в них частотными преобразователями.

Контроллер ПЛК210-PL обрабатывает порядка 100 регистров, управляя всеми системами.

Контроллеры ОВЕН ПЛК210-PL с программной средой Полигон и поддержкой горячего резервирования

ШАУ контролирует работу насосов, клапанов, вспомогательного оборудования, поддерживает циркуляцию и температуру холодоносителя в контурах, реализует алгоритмы переключения режимов работы системы.

Внедрено ручное управление чиллерами, градирнями и насосами.

В системе предусмотрено несколько режимов работы: два основных режима охлаждения (лето и зима), а также три аварийных сценария, включая режим работы при потере питания по основному вводу.

Переключение режимов «лето/зима» выполняется по датчику температуры наружного воздуха и может осуществляться как автоматически, так и вручную. Для контроля за уровнем температуры холодоносителя на выходе из градирни гликолевого контура также установлены датчики.

Важным элементом является реализация аварийных сценариев. В штатном режиме циркуляция холодоносителя происходит одновременно по основному и резервному трубопроводу. При отказе оборудования система переходит в режим с отключением одного из трубопроводов, но с сохранением циркуляции теплоносителя. При этом параметры работы насосов автоматически корректируются для поддержания требуемых условий.

При потере электропитания по основному вводу чиллеры, градирни и насосы гликолевого контура могут быть остановлены, однако система сохранит работоспособность за счет питания шкафа управления и насосов водяного контура от источников бесперебойного питания. Это позволяет поддерживать циркуляцию теплоносителя и предотвращать резкий рост температуры в охлаждаемых помещениях.

Визуализацию параметров и возможность настройки обеспечивает панель оператора ОВЕН СП310-Р.

Мнемосхема на панели оператора ОВЕН СП310-Р

Для удаленного контроля и передачи данных в систему диспетчеризации был обеспечен мониторинг на MasterSCADA по протоколу Modbus TCP с передачей ключевых сигналов:

• «Работа / Авария» для чиллеров, градирен, насосов и регулирующей арматуры;
• наработки оборудования (в часах) для насосных групп.

В результате реализована система, способная поддерживать стабильные параметры охлаждения при переменных и постоянных нагрузках, а также обеспечивать управляемую работу при отказах оборудования и нештатных ситуациях.