Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Control of HVAC system in a chemical industry plant in explosion hazard zone – control project

Jakub Chmielewski

Abstract

The purpose of this thesis was to design control of HVAC system in a chemical industry plant in explosion hazard zone. HVAC system is the system of Heating, Ventilation and Air Conditioning. Thesis was realised in cooperation with Yokogawa. The first parts of the thesis focus on assumptions that should be met while designing system of control and user interface. One of the main project requirements was necessity to keep the control continuity even when there is a DCS system failure. Another requirement was presence of the redundant control system, which would take over the tasks of its predecessor at the time of failure. Next parts of the thesis describe technologies used in the project and presentation of the entire installation. The third chapter explains exactly what the explosion hazard zone is, in which some of the devices have to work, and on what principle the object’s redundancy should work. In the fourth chapter we will find information on how the installation works. It includes : analog damper with electric heater, water heater, two and three-way valves, air filters, chillers, humidifiers and fans. The fifth chapter contains a description of the technologies used in the project. It describes communication protocols, communication methods of individual devices and control systems. It also explains more precisely the operation of the devices with which we had contact (HMI panels, power inverters etc.) In the sixth chapter, a control project implemented in the PLC controller is presented. At the beginning the structure of the project is explained, way of describing variables and the way the “WideField3” - FA-M3 dedicated software works. Then the operation of the HVAC control sequences implemented in Ladder Diagram programming language is explained. The seventh chapter of the thesis includes communication of the DCS system with HMI panel. It describes the way of addressing the bits of individual signals and construction of data package used to transfer information. In the eighth chapter we can find information about user interface. This part present symbols and ways of representing states in which devices are at the moment. Visualization was implemented using Stahl’s HMI panel – model MT-336S. In the summary of the diploma thesis the is a description of all kinds of problems encountered during the implementation of the project. The problems resulted mostly from complexity of the installation. Contact with many new technologies has broadened our knowledge acquired during studies and enabled the use of current knowledge in practice.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jakub Chmielewski (FM) Jakub Chmielewski,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Sterowanie systemem HVAC w zakładzie przemysłu chemicznego w strefie zagrożonej wybuchem - projekt interfejsu użytkownika
Supervisor
Kornel Rostek (FM/IACR) Kornel Rostek,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)
Study subject / specialization
, Automatyka i Robotyka (Automation and Robotics)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
07-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Kornel Rostek (FM/IACR) Kornel Rostek,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM) Michał Bartyś (FM/IACR) Michał Bartyś,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
sterownik, PLC, HVAC, strefa zagrożenia wybuchem, DCS, Modbus
Keywords in English
driver, PLC, HVAC, explosion hazard zone, DCS, Modbus
Abstract in Polish
Celem niniejszej pracy było zaprojektowanie sterowania systemem HVAC w zakładzie przemysłu chemicznego w strefie zagrożonej wybuchem. System HVAC jest to systemem ogrzewania, wentylacji oraz klimatyzacji pomieszczeń. Praca realizowana była we współpracy z firmą Yokogawa. W pierwszych rozdziałach pracy opisane są założenia jakie powinien spełniać system sterowania wraz z interfejsem użytkownika. Jednymi z głównych założeń projektowych systemu była konieczność zachowania ciągłości sterowania nawet w momencie awarii systemu nadrzędnego DCS. Kolejnym wymogiem była obecność redudnowego systemu sterowania, który przejmowałby zadania swojego poprzednika w momencie jego awarii. Kolejne rozdziały pracy opisują wykorzystywane w projekcie technologie, przedstawienie całej instalacji oraz sposoby działania poszczególnych urządzeń wchodzących w jej skład. W rozdziale trzecim dokładnie wyjaśnione zostaje czym jest strefa zagrożenia wybuchem, w której muszą działać niektóre urządzenia oraz to na jakiej zasadzie ma działać redundancja obiektu. W rozdziale czwartym znajdziemy informację na temat sposobu pracy instalacji. W jej skład wchodzą m.in. przepustnica analogowa z nagrzewnicą elektryczną, nagrzewnica zasilana wodą, zawory dwu i trójdrożne, różnego rodzaju filtry powietrza, chłodnice, nawilżacze powietrza oraz wentylatory. Rozdział piąty zawiera opis wykorzystanych w projekcie technologii. Opisuje protokoły komunikacyjne, sposoby komunikacji poszczególnych urządzeń, systemów sterowania oraz dokładniej wyjaśnia działanie urządzeń z którymi mieliśmy styczność podczas realizacji projektu tj. falowniki czy panele HMI. W rozdziale szóstym przedstawiony zostaje projekt sterowania zaimplementowany w sterowniku PLC. Na początku wyjaśniona zostaje struktura projektu, sposób opisu zmiennych oraz działanie oprogramowania „WideField3” dedykowanego pod sterowniki FA-M3 firmy Yokogawa. Następnie wyjaśnione zostaje dokładnie działanie sekwencji sterowania instalacją HVAC zaimplementowanych w języku Ladder Diagram. Rozdział siódmy pracy obejmuje tematykę komunikacji systemu DCS z panelem HMI. Przedstawia sposób adresacji bitów poszczególnych sygnałów oraz konstrukcję ramki, którą przesyłane są informacje. Ósmy rozdział pracy opisuje wygląd zaprojektowanego interfejsu użytkownika. Przedstawione są w nim symbole oraz sposoby sygnalizacji stanu pracy urządzeń na panelu. Dokładnie opisane zostaje każda grafika oraz wchodząc w jej skład komponenty. W podsumowaniu znajduje się opis wszelkiego rodzaju problemów napotkanych w trakcie realizacji projektu oraz wnioski. Problemy wynikały w większości ze skomplikowania instalacji oraz wielu nowości technologicznych. Styczność z wieloma urządzeniami polowymi znacznie poszerzyła wiedzę zdobytą na studiach oraz umożliwiła wykorzystanie dotychczasowej wiedzy w praktyce.
File
  • File: 1
    AR_1st_269801.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31304

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTfdd95851d99d489b9ebaaeecd755eebc/
URN
urn:pw-repo:WUTfdd95851d99d489b9ebaaeecd755eebc

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page