Автоматизированная система управления вентиляцией и кондиционированием
АСУ вентиляции и кондиционирования. Автоматизированная система управления вентиляцией и кондиционированием
Предлагаемая автоматизированная система управления вентиляцией и кондиционированием (далее по тексту — система) предназначена для поддержания заданной температуры и влажности в обслуживаемом помещении в автоматическом режиме. Кроме этого в состав системы могут входить датчики — газоанализаторы (например, анализатор содержания СО, что позволяет контролировать и поддерживать концентрацию газа на заданном уровне.
Принципы построения системы.
Структурная схема системы представлена на рисунке 1.4.6.1. Система может иметь в своём составе несколько независимых магистралей, обеспечивающих контроль и поддержание заданных параметров в разных обслуживаемых помещениях.
Система построена по трёхуровневой иерархической схеме. На верхнем уровне помещён управляющий компьютер он же выполняет функции сервера АСУ, на который сведены: пульт оператора системы вентиляции и пульты других пользователей (отделы главного технолога, главного энергетика, главного механика и т. д.). Под управлением пульта оператора работают удалённые системы сбора и обработки данных, которые в свою очередь принимают и обрабатывают информацию с датчиков и выдают управляющие сигналы на агрегаты и механизмы.
Рис. 1.4.6.1. Структурная схема АСУ вентиляции и кондиционирования.
Система выполняет все функции контроля и управления процессом поддержания необходимого микроклимата в автоматическом режиме.
В системе заложена возможность наращивания аппаратных и программных средств.
Верхний уровень системы — управляющий IBM-совместимый компьютер, который отвечает за характеристики процесса поддержания микроклимата в целом и подготовку необходимых данных для пульта оператора. Заложенные в главный компьютер функции сервера АСУ позволяют формировать архив фактических параметров процесса вентиляции, а также архив по учёту расходных материалов. Формирование архива ведётся по техническому заданию заказчика. Наличие указанного архива позволяет в более короткие сроки и с большей экономией расходных материалов выводить оборудование на рабочий режим при изменениях в технологическом процессе. В качестве сервера АСУ главный компьютер может быть встроен в локальную сеть предприятия, что позволяет осуществить взаимодействие между уровнями производства и управления, такими как система планирования ресурсов предприятия, система управления материальными потоками, система управления основными производственными фондами.
Средний уровень — пульт управления оператора и пульты других пользователей, которые позволяют полностью контролировать и управлять всеми процессами в режиме автоматической работы, при необходимости вносить корректировки или управлять этими процессами в ручном режиме, а так же формировать отчеты по прохождению расходных материалов. Формирование отчётов ведётся по формам, утверждённым заказчиком.
Пульты оператора и пользователей выполнены на IBM-совместимых компьютерах с операционной системой Windows 98 и инструментальной системой «Good Help», на основе которой строится графическая визуализация системы управления, позволяющая выполнять все указанные функции системы.
Пульт оператора управляет работой системы вентиляции и кондиционирования и позволяет в режиме реального времени:
— контролировать и поддерживать заданные температуру, влажность и содержание С02 в обслуживаемых помещениях;
— индицировать в цифровом и графическом виде температуру, влажность, и содержание С02 в обслуживаемых помещениях;
— индицировать в цифровом и графическом виде температуру и влажность наружного воздуха;
— индицировать состояния задвижек, вентиляторов, клапанов, насосов и прочего оборудования;
— формировать и архивировать аварийные сообщения оператору в случае отклонения текущих параметров процесса от заданных, в случае выхода из строя или сбоев оборудования;
— проводить диагностику и тестирование оборудования и программного обеспечения с архивацией результатов тестирования;
— вести и архивировать журналы по учёту оборудования, учёту ремонтов и профилактик оборудования;
— вести учёт времени работы оборудования;
— вести и архивировать журналы по учёту расходных материалов;
— формировать и архивировать отчеты по прохождению расходных материалов. При формировании отчёта фиксируются: дата, время, № смены, сорт (наименование), параметры, количество, номера сопроводительных документов (накладная, аналитический лист и т.д.), ФИО ответственного лица.
Пульты других пользователей позволяют в режиме реального времени:
— контролировать параметры микроклимата в обслуживаемых помещениях;
— контролировать состояние оборудования и механизмов;
просматривать архив данных процесса вентиляции и архив аварий;
— просматривать журналы по учёту оборудования, учёту ремонтов и профилактик оборудования;
— просматривать журналы по учёту расходных материалов;
— просматривать отчёты по прохождению расходных материалов;
Человеко-машинные интерфейсы выполнены максимально удобными для оператора, что позволяет оператору иметь минимальный опыт работы с компьютером.
Рис. 1.4.6.2. Экран монитора пульта управления.
Вид экрана монитора пульта управления оператора системы вентиляции и кондиционирования показан на рисунке 1.4.6.2.
Нижний уровень — система удалённого сбора и обработки данных. Система построена на основе PC — совместимого промышленного контроллера (ПК) серии ROBO-3140 и комплекта модулей серии1-7000 фирмы ICP CON (модули дискретного и аналогового ввода/вывода). Модули предназначены для сбора и обработки информации с датчиков уровня, расходомеров, датчиков температуры и давления, и для формирования и передачи управляющих команд на исполнительные механизмы: насосы, запорные клапаны, мешалки. Связь между пультом управления и контроллерами, а также между контроллерами и модулями осуществляется с использованием интерфейса RS-485.
Программное обеспечение верхнего уровня построено на базе программного пакета «Factory Suite А2» фирмы «Wonderware».
Программное обеспечение имеет возможность интеграции режима мониторинга технологического процесса в локальную сеть предприятия.
При отклонении температуры в обслуживаемом помещении от заданной включается контур рециркуляции и в зависимости от того в какую сторону произошло изменение температуры включается либо калорифер, либо кондиционер.
При уменьшении влажности в обслуживаемом помещении также включается контур рециркуляции и насос камеры орошения. Поддержание необходимого уровня воды в камере орошения ведётся автоматически по датчикам нижнего и верхнего уровня.
Для экономии электроэнергии и ресурса оборудования предусмотрено две ступени нагревания или охлаждения наружного воздуха. Для этого в составе магистралей имеется камера смешения. При включении приточной вентиляции также включается контур рециркуляции, за счёт этого обеспечивается предварительный нагрев или предварительное охлаждение наружного воздуха за счёт смешения его с воздухом из обслуживаемого помещения. Значение температуры в камере смешения, степень открытия заслонки приточного вентилятора и заслонки рециркуляции рассчитываются системой в зависимости от температуры наружного воздуха. Степень открытия заслонок индицируется в % от максимального.
Конструктивно АСУ выполнена в виде распределённо-модульной системы. Пульты управления устанавливаются в комнатах операторов, там же размещаются шкафы управления, в которых размещаются контроллеры, блоки питания, и электрические автоматы. Устройства сбора и обработки информации размещаются также в шкафах со степенью защиты не менее IP 54 в непосредственной близости от управляемого оборудования. Крепёж всех элементов в шкафах осуществляется на DIN-рейки, что максимально сокращает время замены любого элемента. Кабельная разводка выполняется в трубах и гибких металлорукавах.
Надёжность АСУ определяется надёжностью входящих в неё программно- аппаратных средств. Показателем надёжности является проверенное временем применение программного обеспечения и аппаратных средств в разработанных и внедрённых ранее системах управления (СУ): СУ установкой мойки В2-ОЦЗ-У, СУ электоропастеризатором А1-ОПЭ-ЮОО, АСУ линии приёмки и переработки молока, АСУ ТП цеха приготовления водки, АСУ ТП цеха приготовления пива. В части аппаратных средств применяются хорошо зарекомендовавшие себя отечественные датчики и исполнительные механизмы. Надежность модульной системы сбора и обработки информации обусловлена высокими техническими характеристиками широко применяемых во всём мире модулей корпорации ICP CON.
Важным фактором надёжности системы является наличие системы диагностики, которая позволяет в режиме реального времени отслеживать аварийное состояние заслонок, вентиляторов, клапанов, насосов, засорение воздушных фильтров, падение уровня воды в камерах орошения. Во всех перечисленных случаях оператору выдаётся соответствующее сообщение и принимается решение по остановке текущего процесса.
Не менее важным фактором надёжности системы является её гарантированное сервисное обслуживание в течение всего периода работы системы.
Наряду с обеспечением высоких показателей надёжности, при проектировании АСУ большое внимание уделено стоимостным показателям. Оптимальное сочетание в АСУ аппаратно — программных средств отечественных и зарубежных производителей позволило сделать стоимость изготовления и стоимость эксплуатации ниже, чем стоимость известных зарубежных аналогов.
Для более полного ознакомления с представленной АСУ имеется демонстрационная версия данной системы.
Что собой представляет автоматизация систем кондиционирования и вентиляции
Сегодня системы вентиляции и кондиционирования присутствуют во всех вновь строящихся здания. Их закладывают на стадии разработки проектов, потому что они обеспечивают: вентиляция – отток загрязненного воздуха и подачу свежего, кондиционирование – обеспечивает комфортные условия нахождения людей в помещениях, а именно приводит влажность и температуру к нормальным показателям. Так как обе системы достаточно сложные, то для них разрабатывается автоматизация, которая следит за параметрами их работы. В этой статье разберемся, что собой представляет автоматизация систем кондиционирования и вентиляции.
Во-первых, надо отметить, что нормальными условиями внутри помещения считаются:
- температура +20-24С;
- влажность – 40-65%;
- скорость перемещения воздуха – 1 м/с.
Чтобы контролировать эти параметры, необходимо тщательно просчитать и собрать автоматизацию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. При этом проектом определяются сразу места их установки и функциональное назначение. Очень часто в зданиях с большими габаритами и множеством помещений применяется система кондиционирования, которая включает в себя несколько подсистем. И, как показывает практика, все подсистемы работают в индивидуальном режиме. Чтобы за всеми ими проследить, и производится установка автоматики системы кондиционирования.
Необходимо понимать, что система кондиционирования и вентиляции достаточно затратна в плане потребления электроэнергии. Поэтому очень важно правильно настроить автоматику, обеспечивающую контроль над кондиционерами и вентиляторами. И если с последними проблем не возникает, потому что их настраивают на определенную скорость вращения, которая практически все время будет постоянной, то у кондиционеров настройка более сложная.
Ведь их работа в основном зависит от влажности и температуры воздуха внутри помещений. А эти две величины непостоянные. А значит, автоматику придется настраивать так, чтобы она в первую очередь контролировала эти два параметра, а затем передавала сигнал на кондиционеры. И они будут по мощности работать то с увеличением, то со снижением. И здесь настройку можно сделать так, чтобы и внутри помещений условия были нормальными, и потребляемая мощность кондиционеров не была максимальной.
За это отвечает диспетчеризация систем вентиляции и кондиционирования. А именно несколько приборов, которые обрабатывают данные и передают их на оборудование. При этом выдерживается строго последовательность алгоритмов, которые программируются индивидуально для каждого вида оборудования.
Существуют три вида систем автоматизации вентиляции и кондиционирования: частичная, комплексная и полная. Чаще всего используют две первые. Сама автоматика состоит из нескольких блоков, контролирующих разные процессы:
- датчики или, как их называют специалисты, первичные преобразователи;
- вторичные;
- регуляторы автоматические;
- исполнительные механизмы, в некоторых схемах применяются регулирующие приборы;
- электротехническая аппаратура, с помощью которой регулируются электроприводы вентиляторов и кондиционеров.
В основном все эти механизмы и приборы, входящие в состав промышленной автоматизации, являются стандартными. То есть, они производятся по ГОСТам серийно. Но есть некоторые из них, которые выпускаются мелкими партиями и предназначаются именно для систем кондиционирования воздуха, для систем отопления и вентиляции. К примеру, датчики для контроля над влажностью воздуха или температурные регуляторы марки Т-8 или Т-48.
Обычно все приборы, которые показывают параметры условия внутри помещений, устанавливают в специальный отдельный щит. При этом необходимо понимать, что чем больше подсистем в здании, тем больше щитов приходится устанавливать. Это усложняет проведение контроля над параметрами, которые необходимо периодически снимать. Чтобы упростить данный процесс, сегодня в разветвленных системах кондиционирования и вентиляции организуется пульт управления, за которым сидит оператор. Один человек полностью контролирует весь процесс. При этом с помощью интернета решается задача сигнализации и возможности контролировать все параметры на расстоянии. То есть, на телефон может прийти SMS с данными обо всех происходящих процессах.
Что касается датчиков, то очень важно правильно расположить их по помещениям с определенной частотой размещения. Именно эти небольшие приборы начинают реагировать на изменения параметров воздуха. Именно они дают толчок к началу изменения работы оборудования. Но в функции систем автоматизации вентиляции и кондиционирования воздуха входит не только отслеживание условия внутри помещения здания. В каждом воздуховоде устанавливаются датчики, которые отслеживают, а не попало ли что-нибудь внутрь. Ведь даже небольшой посторонний предмет может попасть в оборудование и вывести его из строя. Это очень важно и для заслонок, которыми перекрываются отвод и подача воздуха.
Любая автоматизация включает в себя и систему оповещения и сигнализации. Здесь стандартно: звуковая и световая.
Диспетчеризация – это сбор сигналов с датчиков и на их основе управление всеми процессами. Основными функциями диспетчеризации вентиляции и кондиционирования являются:
- Индексация поступающих сигналов от датчиков, их обработка и настройка.
- Подача сигнала диспетчеру, если в системе произошли отклонения от заданных параметров или возникла нестандартная или аварийная ситуация.
- При необходимости производится перевод работы всей схемы в аварийный режим.
- Если возник пожар в здании, включается система отвода дыма.
- Строго отслеживаются параметры воздуха, которые поддерживаются на всем протяжении работы оборудования.
- При необходимости регулировка заданных параметров.
- В часы пониженных нагрузок системы вентиляции и кондиционирования переводятся в режим экономии электроэнергии и других видов энергоносителей (пар, горячая вода).
- Обрабатываются данные в момент включения или отключения.
В зависимости от того, какие требования заказчик предъявляется к кондиционированию, автоматизация может производиться с использованием свободно-контролируемых приборов (контроллеров) или с добавлением так называемых программно-аппаратных комплексов. Второй вариант дороже, но он дает возможность объединить в одном пункте контроля все рычаги управления.
При этом необходимо понимать, что ситуации в больших зданиях с несколькими подсистемами могут быть разными. Поэтому кондиционирование и вентиляция разделяется на модули в плане обеспечения диспетчеризации. И каждый модуль при возникновении внештатной ситуации может работ автономно.
- можно организовать управление большим количеством модулей, которые по мере необходимости подключаются параллельно;
- настройка сбора данных, которые необходимы пользователю;
- возможность передача данных на другие компьютеры;
- контролируется телефонная и компьютерная сети;
- автоматизация процессов передачи данных от нижних уровней к пульту управления;
- передача данных на телефон.
В принципе, необходимо отметить, что технологическая схема кондиционирования и вентиляции здания, в которую входит контроллер, является стандартной, а точнее базовой. Ее можно изменять под нужные требования с дополнением. К примеру, можно изменить контроль температуры внутри помещений не через канальный датчик, установленный в воздуховодах системы отводной вентиляции, а через каскадный, который устанавливается непосредственно в самом помещении. Или можно внести в конфигурацию подогрев жалюзи в кондиционировании, которые открывают или закрывают проемы.
То есть, диспетчеризацию систем вентиляции и кондиционирования с учетом установленных контролеров можно развивать по разным схемам. И при этом можно подобрать такую технологическую цепочку, которая будет выгодна именно для определенного вида зданий, где установлены разные требования к отдельным помещениям.
Сегодня все чаще звучит термин – «умный дом». По сути, это автоматизация контроля над всеми сетями, которые обеспечивают нормальную жизнедеятельность человека в собственном доме. Конечно, это обширная сеть, в задачи которой входит:
- безопасность внешняя и внутренняя (последняя – это слежение за сотрудниками, выполняющих бытовую работу в доме);
- контроль и слежение за аварийными ситуациями: утечка газа, холодной или горячей воды;
- создания благоприятного климата внутри помещений, а это касается кондиционирования, отопления и вентиляции.
При этом диспетчеризация строго контролирует всю работу инженерных сетей. И если есть необходимость изменить какой-либо параметр, нет нужды бегать по этажам к щитам автоматики, чтобы провести настройку. «Умный дом» снабжается отдельно установленным мини-пультом или мини-блоком, через который и проводится регулирование и настройка требуемых режимов.
Самое главное, что вся автоматизация завязана на диспетчеризации с установленных в нее контроллеров. То есть, технологическая схема здесь точно такая же, как и на любом объекте, где присутствуют модульные схемы кондиционирования и вентиляции.
03 Мар 2019 admin 21