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;

Читайте также:  Как сделать вентиляцию в доме без трубы

— 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.

Читайте также:  На какой высоте должна быть вентиляция в доме

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.

Читайте также:  Децентрализованная вентиляция с регенерацией тепла ревента

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:

  1. Индексация поступающих сигналов от датчиков, их обработка и настройка.
  2. Подача сигнала диспетчеру, если в системе произошли отклонения от заданных параметров или возникла нестандартная или аварийная ситуация.
  3. При необходимости производится перевод работы всей схемы в аварийный режим.
  4. Если возник пожар в здании, включается система отвода дыма.
  5. Строго отслеживаются параметры воздуха, которые поддерживаются на всем протяжении работы оборудования.
  6. При необходимости регулировка заданных параметров.
  7. В часы пониженных нагрузок системы вентиляции и кондиционирования переводятся в режим экономии электроэнергии и других видов энергоносителей (пар, горячая вода).
  8. 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.