Управляем автономным питанием загородного дома

в 10:01, , рубрики: DIY, diy или сделай сам, diy умный дом, Блог компании Мастер Кит, мастер кит, Программирование, программирование микроконтроллеров, умный дом, Электроника для начинающих, энергоснабжение

У большинства из нас есть дачи, а кто-то вообще круглогодично проживает в частном доме или коттедже. Проблема перебоев с электроэнергией на периферии знакома не понаслышке. Самый простой выход из ситуации – зажечь свечку и смиренно ждать лучшего, но в наше время это не всегда приемлемо. Более продвинутые дачники обзавелись генераторами, вот только их запуск и остановку нужно производить вручную. В темноте и в холодное время года это делать некомфортно. А бывают ситуации, когда хозяев вообще нет дома, однако прекращение подачи энергии может привести к останову систем управления обогревом дома и другим критическим ситуациям. В таких случаях просто необходимо автоматизировать процессы перехода с основного питания на резервное, и наоборот. В первой части мы рассмотрим пример работы модуля MP8036multi в режиме контроллера (смешанный режим, пример 1), управляющего автономным питанием загородного дома. А также приведем схему подключения и пример рабочей отлаженной программы.

Управляем автономным питанием загородного дома - 1

Задача эта не так проста, как кажется. Во-первых, нужно отслеживать наличие напряжения в сети, причём отличать кратковременные колебания напряжения от действительно случаев прекращения поставки энергии. Во-вторых, недостаточно просто подать напряжение на запуск генератора – надо также через некоторое время проверить, запустился ли он и как стабильно работает, и только после этого переключать сеть питания на резервную линию. В-третьих, на протяжении всего времени работы генератора желательно отслеживать его состояние: давление масла, уровень топлива и т.п. Также необходимо контролировать наличие и стабильность напряжения в сети, и после возобновления поставки электроэнергии плавно остановить генератор, дав ему поработать на холостом ходу, и только после этого переключить потребителей на основную линию.

Соответственно, контроллер управления должен поддерживать работу с датчиками температуры, иметь как минимум два входа АЦП, восемь независимых выхода для управления пускателями и реле, выход для сигнализации и индикации – и при этом обладать возможностями гибкой конфигурации. Всем этим требованиям удовлетворяет новинка Мастер Кит – многофункциональный контроллер MP8036multi.

В общем приближении, система автоматического управления будет иметь следующие основные органы управления и сигнализации:

– датчик MP220V №1 (контроль ввода);
– датчик MP220V №2 (контроль ввода);
– датчик MP220V №3 (контроль генератора);
MP220op №1 (ВКЛ/ОТКЛ ввода, задержка);
– MP220op №2 (ВКЛ/ОТКЛ генератора задержка);
NK146 №1 (ВКЛ/ОТКЛ аварийное освещение);
MP2211 №1 (привод заслонки открытия);
– MP2211 №2 (привод заслонки закрытия);
– зажигание/топливный клапан;
– пуск стартера (выход РЕЛЕ 1);
– контроль давления масла;
– контроль температуры инвертора;
– NK146 №2 охлаждение инвертора;
– контроль заряда АКБ;
– индикатор аварии / исправность датчика температуры;
– индикатор переключения линии ввода.

Алгоритм работы модуля

При включении питания модуль проверяет наличие сетевого напряжения 220В, используя датчик MP220V (вход 4). Если сетевое напряжение отсутствует, модуль с помощью оптореле MP220op (Выход 1) отключает линию питания от счетчика и запускает алгоритм старта генератора или инвертора (Реле 1) и (Реле 2).

После осуществления запуска модуль ожидает 15 секунд – за это время генератор должен выйти в рабочий режим. После этого с помощью реле MP220op (Выход 2) происходит подключение линии питания дома к высоковольтной розетке генератора. Контроль запуска генератора происходит с помощью датчика сетевого напряжения MP220V, подключенного к Входу 3 модуля.

При работе от генератора модуль постоянно контролирует наличие сетевого напряжения 220В на вводе (Вход 4). Как только на домашнем электросчётчике появится 220В, контроллер произведёт отключение линии питания дома от генератора (Выход 2). Для охлаждения генератор проработает 30 секунд в холостом режиме, после чего будет остановлен.

Через 35 секунд стабильной подачи напряжения 220В, на вводе счетчика, модуль подключает линию питания дома (Выход 1). В это время, несмотря на отсутствие напряжения в розетках, автоматически включается аварийное освещение (Выход ШИМ3).

При использовании DC/AC инвертора предусмотрен двухпороговый контроль температуры. При превышении температуры 60С, включается вентилятор охлаждения инвертора (Выход 3). Если температура продолжает расти, то при 90С произойдет отключение линии питания дома (Выход 2). Затем модуль будет ожидать охлаждения инвертора до 60С, после чего снова возобновит питание (Выход 2).

При всех положениях, когда отсутствует напряжение в линии питания дома, с помощью выхода ШИМ3 включается аварийное освещение. Так как аварийное освещение запитано от аккумулятора, в целях энергосбережения лучше использовать светодиодные светильники или ленты.

С помощью входа АЦП3 модуль может контролировать давления масла в картере генератора, и при аварийно низком давлении будет произведена остановка генератора.

С помощью входа АЦП4 при работе с генератором модуль может контролировать уровень топлива в баке, а при работе с DC/AC инвертором – заряд аккумуляторных батарей, защищая их от глубокого разряда.

На выходе ШИМ4 реализована индикация переключения линии питания дома ВВОД/РЕЗЕРВ.

На выходах ШИМ1 реализована аварийная сигнализация:
– низкое давление масла в картере (Вход АЦП3);
– низкий заряд аккумулятора (Вход АЦП4);
– перегрев DC/AC инвертора (Вход Data).

Для бензиновых генераторов предусмотрено управления заслонкой генератора, осуществляемое с помощью выходов реле 3 и реле 4. При использовании дизельного генератора на выход реле 4 можно подключить свечу накала, для подогрева поступающего воздуха в морозы. При использовании DC/AC инвертора выходы реле 3, реле 4 и Реле 2 не используются.
Программа модуля написана таким образом, что позволяет управлять любым типом генератора: как бензиновым, так и дизельным. При необходимости можно использовать DC/AC инвертор необходимой мощности. При работе с инвертором код программы менять не потребуется.

Схема подключения и текст программы приведены ниже:

Управляем автономным питанием загородного дома - 2

ТЕКСТ ПРОГРАММЫ
//ВХОД4 – датчик MP220V Контроль ввода
//ВХОД3 – датчик MP220V Контроль генератора
//ВЫХОД1 – MP220op ВКЛ/ОТКЛ ввода, задержка
//ВЫХОД2 – MP220op ВКЛ/ОТКЛ генератора задержка
//ШИМ3 – NK146 ВКЛ/ОТКЛ аварийное освещение

//ВХОД1 – кнопка с фиксацией Пуск/Остановка
//РЕЛЕ4 – MP2211 Привод заслонки открытие
//РЕЛЕ3 – MP2211 Привод заслонки закрытие
//РЕЛЕ1 – зажигание/топливный клапан
//РЕЛЕ2 – стартер 4 сек
//АЦП3 – <5В контроль давления масла

//ДТ1 — контроль температуры инвертора
//ВЫХОД3 – NK146 охлаждение инвертора

//АЦП4 — <10,5В контроль заряда АКБ
//ШИМ1 – индикатор аварии / исправность датчика температуры
//ШИМ4 — индикатор переключения линии ввода

СБРОС КОНФИГУРАЦИИ

ВЫХОД1.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ВЫХОД1.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ВЫХОД1.РЕЖИМ1.ЗАДЕРЖКА = 5 (с)
ВЫХОД1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
ВЫХОД1.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1

ВЫХОД1.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ВЫХОД1.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 35 (с)
ВЫХОД1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
ВЫХОД1.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1

ВЫХОД2.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ВЫХОД2.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.ЗАДЕРЖКА = 15 (с)
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: АЦП3 <= 5
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: АЦП4 <= 10,5
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ4: ДТ1 >= 90
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ5: ВЫХОД1 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ6: ВХОД1 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ7: ВХОД3 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ8: ВХОД4 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ9: ШИМ1 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3 ИЛИ У4 ИЛИ У5 ИЛИ У6 ИЛИ У9 ИЛИ (У7 И У8)

ВЫХОД2.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 15 (с)
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД3 = 0
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ДТ1 <= 60
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ3: АЦП3 >= 5
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ4: АЦП4 >= 10,5
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ5: ВХОД4 = 1
ВЫХОД2.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 И У2 И У3 И У4 И У5

ВЫХОД3.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ВЫХОД3.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ВЫХОД3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ДТ1 <= 60
ВЫХОД3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: ВХОД3 = 1
ВЫХОД3.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2

ВЫХОД3.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ВЫХОД3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ДТ1 >= 90
ВЫХОД3.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1

РЕЛЕ1.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = ОТКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.ЗАДЕРЖКА = 30(с)
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: АЦП3 <= 5
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: АЦП4 <= 10,5
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ4: ДТ1 >= 90
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ5: ВХОД3 = 1
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ6: ВЫХОД4 = 1
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ7: ШИМ1 = 1
РЕЛЕ1.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3 ИЛИ У4 ИЛИ У7 ИЛИ (У5 И У6)

РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = ВКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 6(с)
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ДТ1 <= 60
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ3: АЦП3 >= 5
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ4: АЦП4 >= 10,5
РЕЛЕ1.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 И У2 И У3 И У4

ВЫХОД4.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ВЫХОД4.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ВЫХОД4.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
ВЫХОД4.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1

ВЫХОД4.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ВЫХОД4.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 35 (с)
ВЫХОД4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
ВЫХОД4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: АЦП4 <= 10,5
ВЫХОД4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ3: АЦП3 <= 5
ВЫХОД4.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3
//Т.к. при одинаковых событиях требуются разные режимы работы, задействован дополнительный ВЫХОД4.
//Этот выход создает дополнительное событие, по которому выбирается нужный режим работы.

РЕЛЕ2.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = ОТКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: АЦП3 <= 5
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: АЦП4 <= 10,5
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ4: ДТ1 >= 90
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ5: ШИМ1 = 1
РЕЛЕ2.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3 ИЛИ У5

РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = ВКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 10(с)
РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.ВРЕМЯ_ДЕЙСТВИЯ = 5(с)
РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ШИМ1 = 0
РЕЛЕ2.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 И У2

РЕЛЕ3.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

РЕЛЕ3.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = ОТКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
РЕЛЕ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД1 = 1
РЕЛЕ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: ВХОД4 = 0
РЕЛЕ3.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ (У2 И У3)

РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = ВКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 25(с)
РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.ВРЕМЯ_ДЕЙСТВИЯ = 4(с)
РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД1 = 0
РЕЛЕ3.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = (У1 И У2)

РЕЛЕ4.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

РЕЛЕ4.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = ОТКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ4.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 0
РЕЛЕ4.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: ШИМ1 = 1
РЕЛЕ4.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2

РЕЛЕ4.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = ВКЛЮЧЕНО
РЕЛЕ4.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 4(с)
РЕЛЕ4.РЕЖИМ2.ВРЕМЯ_ДЕЙСТВИЯ = 4(с)
РЕЛЕ4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВХОД4 = 1
РЕЛЕ4.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1

ШИМ1.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ШИМ1.РЕЖИМ1.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ1.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ШИМ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ДТ1 <= 60
ШИМ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: АЦП3 >= 5
ШИМ1.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: АЦП4 >= 10,5
ШИМ1.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3

ШИМ1.РЕЖИМ2.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ1.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ШИМ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ДТ1 >= 90
ШИМ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: АЦП3 <= 5
ШИМ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ3: АЦП4 <= 10,5
ШИМ1.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ4: ВХОД1 = 1
ШИМ1.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У3 ИЛИ У4

ШИМ3.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ШИМ3.РЕЖИМ1.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ3.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 1
ШИМ3.РЕЖИМ1.ЗАДЕРЖКА = 1(с)
ШИМ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВЫХОД1 = 0
ШИМ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД2 = 0
ШИМ3.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ3: ШИМ1 = 1
ШИМ3.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У3 ИЛИ (У1 И У2)

ШИМ3.РЕЖИМ2.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ3.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 0
ШИМ3.РЕЖИМ2.ЗАДЕРЖКА = 2(с)
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВЫХОД1 = 1
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД2 = 1
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ3: ВХОД3 = 1
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ4: ВЫХОД4 = 1
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ5: АЦП4 <= 10,5
ШИМ3.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ6: АЦП3 <= 5
ШИМ3.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2 ИЛИ У5 ИЛИ У6 ИЛИ (У3 И У4)

ШИМ4.РЕЖИМ_ПО_УМОЛЧАНИЮ = 1

ШИМ4.РЕЖИМ1.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ4.РЕЖИМ1.СОСТОЯНИЕ = 0
ШИМ4.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ1: ВЫХОД1 = 1
ШИМ4.РЕЖИМ1.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД2 = 1
ШИМ4.РЕЖИМ1.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 ИЛИ У2

ШИМ4.РЕЖИМ2.ФУНКЦИЯ = ДИСКРЕТНЫЙ_ВЫХОД
ШИМ4.РЕЖИМ2.СОСТОЯНИЕ = 1
ШИМ4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ1: ВЫХОД1 = 0
ШИМ4.РЕЖИМ2.УСЛОВИЕ2: ВЫХОД2 = 0
ШИМ4.РЕЖИМ2.ЛОГИКА_УСЛОВИЙ = У1 И У2

ДТ1.ПЕРИОД_ОПРОСА = 5 (с)

АЦП3.ФУНКЦИЯ = АЦП
АЦП4.ФУНКЦИЯ = АЦП

Все используемые каналы ШИМ переведены в режим дискретных выходов. Но при необходимости их всегда можно задействовать по назначению.

При практической проверке программы не забудьте добавить термодатчики ДТ1 согласно инструкции по конфигурации. Обратите внимание, при добавлении двух и более датчиков, необходимо подключать их по очереди. Временные интервалы и диапазон температуры корректируются по месту.

При каждой загрузке программы в память модуля программу-конфигуратор необходимо запускать заново.
На первый взгляд может показаться, что все очень сложно. Но на деле, просто необходимо понять алгоритм, как на любом другом устройстве. Берёте за основу один из входов и просто начинаете описывать условия. В данном случае за основу был взят Вход 4.

При необходимости вы всегда можете поправить алгоритм для той или иной задачи.

При суммарной мощности потребления электроприборов до 7 кВт вместо связки MP220op+Пускатель можно использовать силовой модуль MP146:

Управляем автономным питанием загородного дома - 3

Продолжение следует …

Авторы решения: Е.А. Сапунов, В.А. Рублев (UA4LOU)

Внимание!

Только с 18.02.2016 до 10-00 24.02.2016 на МР8036 multi действует праздничная цена, вы можете купить его за 5 000,00 рублей!

Скидка на товар суммируется со скидкой при онлайн оплате!

Автор: Мастер Кит

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля