Автоматизация соляной пещеры

В публикации представлена автоматизация соляной пещеры (кабинета для спелеотерапии или галокамеры) с применением многофункционального управляющего устройства ОВЕН ПР200.

Шишкин Сергей

1933
В ЗАКЛАДКИ

В настоящее время в учреждениях санаторно-курортного типа практикуется такой метод лечения, как спелеотерапия. Спелеотерапия относится к известным с древних времён способам лечения при помощи благотворного воздействия соляного климата. Её можно смело назвать естественным, природным способом, не вызывающим осложнений.

Спелеотерапия помогает при целом ряде заболеваний и направляет основное своё действие на активацию защитных механизмов адаптации человека к меняющимся условиям внешней среды. Данный метод лечения основан на положительном влиянии некоторых естественных и искусственных пещер на течение целого ряда заболеваний (органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата и других).

После изучения воздействия насыщенного солью воздуха на организм человека был основан новый метод оздоровления при помощи создания искусственным путём атмосферы соляных пещер в специально оборудованных комнатах – галокамерах (спелеокамерах). В них создана атмосфера естественной соляной пещеры, обладающей лечебными свойствами отрицательных ионов и ионов морской соли. Воздух галокамер действует на все системы человеческого организма, сочетая в себе мощное влияние сразу нескольких факторов соляных пещер. Положительный эффект при лечении сухим насыщенным солью воздухом в спелеокамере составляет около 95% у детей и взрослых практически при всех распространённых воспалительных заболеваниях бронхолёгочной системы. Возможно также успешное лечение этим методом аллергии и ряда кожных болезней.

Галокамера – помещение, укомплектованное приборами и аппаратами, создающими лечебный микроклимат для прохождения процедуры спелеотерапии. Стены и пол в галокамере облицованы морской солью с шероховатой и рельефной поверхностью. Потолок – декоративный, с напылением морской соли и малыми архитектурными формами. На рис. 1 представлен внешний вид галокамеры.

В настоящее время совсем не редкость встретить галокомеры в фитнес-центрах, SPA-салонах, частных гостевых домах. Основные приборы и системы, задействованные при принятии лечебной процедуры в галокамере:
  • галогенератор – устройство для образования и подачи в галокамеру ионизированной высокодисперсионной аэрозоли;
  • музыкальная установка для создания приятного музыкального фона (аудио-проигрыватель);
  • цветодинамическая установка;
  • приточная вентиляция;
  • вытяжная вентиляция;
  • измеритель влажности;
  • электрический калорифер (тепловая пушка, включает в себя электронагреватель и вентилятор).
Основной прибор в галокамере – галогенератор. На рис. 2 представлен внешний вид ультразвукового галогенератора «Аэровита».

Его основные технические характеристики приведены в табл. 1.

Лечебная процедура в галогамере с ультразвуковым галогенератором выглядит следующим образом. Пациенты размещаются в релаксационных креслах, надев предварительно бахилы, халаты и шапочки. Дверь в галокамере плотно закрывается.

Сеанс начинается с включения галогенератора на 15 минут. Одновременно с ним выключается штатное освещение, включается цветодинамическая установка. Звучит приятная успокаивающая музыка. Мягко загораются и гаснут фонари цветодинамической установки. Всё это в целом создаёт атмосферу отдыха и релаксации. Продолжительность сеанса 30–40 мин. За 5 минут до окончания сеанса включается вытяжная вентиляция на 40% мощности (чтобы при открытой двери галокамеры аэрозоль остался в ней же).

После окончания сеанса выключается аудиопроигрыватель, цветодинамическая установка, включается штатное освещение. Пациенты покидают галокамеру. Далее необходимо закрыть дверь галокамеры и включить на полную мощность (100%) вытяжную и приточную вентиляции. Во время сеанса в галокамере контролируется температура и влажность. Все приведённые временны́е интервалы даны для помещения объёмом 50–60 м3.

То есть имеется набор приборов и устройств, которыми нужно управлять в определённой последовательности в заданном интервале времени. Функциональная схема системы управления и диагностики галокамеры с ультразвуковым галогенератором, которая реализует вышеуказанный алгоритм работы, представлена на рис. 3.

Блок управления выполнен на базе функционального устройства ОВЕН ПР200-24.4.2 (далее – реле ПР200 или ПР200). Его внешний вид приведён на рис. 4.

Фактически ПР200 представляет собой программируемое реле с дисплеем. Прибор предназначен для построения простых автоматизированных систем управления технологическим оборудованием. ПР200 программируется в среде OwenLogic на языке FBD. Пользовательская программа записывается в энергонезависимую Flash-память прибора.
Прибор выпускается согласно ТУ 4252-009-46526536-2015 и поддерживает следующие функции:
  • работа по программе, записанной в память;
  • работа в сети RS-485 по протоколу Modbus RTU/Modbus ASCII в режиме Master или Slave;
  • обработка входных сигналов от датчиков;
  • управление подключёнными устройствами с помощью дискретных или аналоговых сигналов;
  • отображение данных на ЖКИ;
  • ввод и редактирование данных с помощью кнопок на лицевой панели.
ПР200 – это программируемый управляемый автомат с дисплеем, который позволяет посмотреть на дисплее состояние выходов и входов.

При размещении шкафа управления с расположенным в нём ПР200 в учреждении санаторно-курортного типа следует учитывать, что на одной сетевой линии могут быть подключены такие нагрузки, как магнито-турботрон, авантрон и др., которые являются источниками достаточно сильных помех.

ПР200 отвечает требованиям по устойчивости к воздействию помех в соответствии с ГОСТ 30804.6.2-2013, а также устойчив к прерываниям, провалам и выбросам напряжения питания:
  • для переменного тока в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.11-2013 (степень жёсткости PS2);
  • для постоянного тока в соответствии с требованиями ГОСТ IEC 61131-2-2012 – длительность прерывания напряжения питания до 10 мс включительно, длительность интервала от 1 с и более.
Уместно напомнить, что во время эксплуатации, технического обслуживания и поверки ПР-200 следует соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, «Правил эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил охраны труда при эксплуатации электроустановок». Прибор следует устанавливать в специализированных шкафах, доступных только квалифицированным специалистам.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 5.

На принципиальной схеме нагрузки (технологическое оборудование в галокамере) подключаются непосредственно к ПР200 через соединители XS1…XS8. Допустимый ток нагрузки по каждому каналу реле в ПР200 (дискретный выход DO): 5 А при напряжении не более 250 В переменного тока.

При управлении мощными нагрузками необходимо задействовать мощные симисторные блоки или твердотельные реле. Датчики температуры В1, В2 подключаются к аналоговым входам AI1, AI2 реле ПР200. У него нет входов, к которым подключаются термопреобразователи сопротивления и термопары, поэтому данные датчики подключаются через нормирующий преобразователь с унифицированным выходом (0…10 В; 4…20 мА). Нормирующий преобразователь может быть встроен в первичный датчик. К входу AI1 подключён датчик температуры В1. Он контролирует температуру наружного воздуха. К входу AI2 подключён датчик температуры В2. Он контролирует внутреннюю текущую температуру в галокамере.
Типы нагрузок, подключаемых к соединителям XS1…XS8, приведены в табл. 2.
Сетевое напряжение поступает на соединитель ХР1. Напряжение 24 В поступает на соединитель ХР2.

Электрический калорифер подогревает воздух в приточной вентиляции. Его работу определяет тумблер SA1. Электрический калорифер включён, если тумблер SA1 находится в положении «ВКЛ». Если тумблер SA1 находится в положении «ВЫКЛ», то работа электрического калорифера определяется температурой наружного воздуха. Он включается автоматически в зависимости от температуры наружного воздуха. Кнопки S1…S3 имеют следующее функциональное назначение:
  • S1 (ПУСК) – переводит устройство в рабочий режим. Функционирование по заданному алгоритму работы;
  • S2 (СТОП) – стоп, выключение всех исполнительных устройств;
  • S3 – включает приточно-вытяжную вентиляцию.
Контроль влажности в галокамере осуществляется измерителем влажности (термогигрометром) ИВТМ-7-Щ-2Р (можно заменить на ИВТМ-7 Р-МК-М). Данный измеритель влажности конструктивно состоит из блока измерения и первичного датчика и предназначен для непрерывного (круглосуточного) измерения, регулирования и регистрации относительной влажности и температуры воздуха и других неагрессивных газов. Есть опция измерения температуры. Подробное описание на прибор приведено на сайте изготовителя [3]. Фотография лицевой панели измерителя влажности ИВТМ-7 Р-МК-М представлена на рис. 6.

ИВТМ-7-Щ-2Р, в зависимости от рабочего диапазона измеряемой температуры внешней среды, а также конструктивного исполнения, может комплектоваться целой дюжиной первичных преобразователей типа ИПВТ-03М-ХХ. Первичный преобразователь (измерительный зонд) расположен непосредственно в галокамере. Перед проведением процедуры в измерителе влажности задаётся (программируется) необходимый рабочий диапазон по влажности.
Разработку управляющей программы в среде OWEN Logic рекомендуется начинать после тщательного ознакомления с алгоритмом работы объекта локальной автоматизации и его составных частей. Необходимо иметь представление о всех возможных состояниях ПР при функционировании (в виде диаграммы режимов, таблицы состояний, электрической или функциональной схемы и/или др.).

После того как продуманы все задачи, которые должны выполняться, необходимо составить программу на основе функций (логических элементов), функциональных блоков, а также макросов проекта. Работа над проектом включает:
  1. открытие нового проекта – весь проект будет храниться в одном файле, которому следует присвоить идентификационное имя;
  2. формирование структуры текущего проекта, которое рекомендуется выполнять в следующем порядке:
    –    из «Библиотеки компонентов» на холст добавить необходимые блоки путём перетаскивания их мышью при нажатой на ней левой кнопке (из соответствующей вкладки «Функции» или «Функциональные блоки»);
    –    последовательно выделяя курсором блоки схемы, на закладке «Свойства» установить их параметры;
    –    соединить компоненты программы между собой, а также с нужными входами и выходами ПР. При этом допускается передвигать квадраты входов и выходов в вертикальной плоскости для расположения соединительных линий кратчайшей длины;
  3. моделирование работы коммутационной программы в режиме симуляции. При проверке правильности работы коммутационной программы изменяют состояние входов, контролируя состояние выходов на соответствие нужным условиям;
  4. загрузка проекта в ПР и проверка его работы.
На рис. 7 приведён скриншот управляющей программы для соляной пещеры в среде OWEN Logic.

Блок формирования временно́го интервала для работы галогенератора выполнен на элементах RS1, TON1. Блок, выполненный на элементах RS2, TON2, BLINK1, задаёт работу вытяжной вентиляции (40% мощности), а также цветодинамической установки, аудиопроигрывателя и штатного освещения. Блок, выполненный на элементах RS3, TON3, задаёт работу приточной и вытяжной вентиляций (100% мощности). Макросы 2PosHisReg1 и 2PosHisReg2  – двухпозиционные регуляторы, управляющие работой электрического калорифера.

Включённый индикатор F1 в ПР200 информирует о превышении верхнего или нижнего порога по влажности в галокамере. Временны́е интервалы в программе, а также уставки в двухпозиционных регуляторах можно установить совершенно любые с учётом особенности работы галокамеры.

Они зависят от объёма помещения, количества галогенераторов, от конструкции приточно-вытяжной вентиляции и пр.

После разработки коммутационной программы в среде OWEN Logic при её моделировании в режиме симуляции для сокращения времени отладки целесообразно установить масштаб времени для функциональных блоков в секундах. Тогда для представленного устройства рабочий цикл будет всего 40 с. После отладки, конечно, масштаб времени для функциональных блоков лучше установить в минутах и сделать «генеральный» прогон.

ПР200 позволяет быстро организовать достаточно гибкий необходимый алгоритм работы технологического оборудования в галокамере и при необходимости оперативно его изменить с минимальными доработками в аппаратной части. Функциональные возможности ПР200 могут быть расширены с помощью:
  • плат расширения ПР-ИП485 (размещаются внутри корпуса прибора);
  • модулей расширения (подключаются к интерфейсу модульной шины с помощью кабеля):
    –    ПРМ-X.1 – модуль дискретного ввода-вывода;
    –    ПРМ-X.2 – комбинированный модуль расширения входов-выходов;
    –    ПРМ-X.3 – модуль аналогового ввода-вывода.
В вышеуказанных модулях Х – тип питающего напряжения (220 В или 24 В). Например, дополнительно к ПР200 модуль ПРМ-220.1 (или ПРМ-24.1) может быть применён для реализации следующих дополнительных функций в представленном устройстве: управления воздушной заслонкой в приточной вентиляции и её обогрева в зимнее время или для управления многоступенчатого нагревателя в электрическом калорифере с целью более точного поддержания температуры в галокамере при работе приточной вентиляции. ●

Литература

  1. URL: https://www.contravt.ru.
  2. URL: https://www.owen.ru.
  3. URL: https://www.eksis.ru.
  4. URL: https://аэровита.рф.



ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТИ

Будьте всегда в курсе самых свежих новостей
и узнавайте первыми о содержании нового номера

Подписка на новости

РЕКОМЕНДУЕМ