Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Автоматизация приточной вентиляции Систему автоматизации вентиляции и кондиционирования воздуха описание

Вентиляции (СВ) и кондиционирования воздуха (СКВ) содержится два противоречивых условия: первое – простота и надежность эксплуатации, второе – высокое качество функционирования.

Основным принципом в технической организации автоматического управления CВ и СКВ является функциональное оформление иерархической структуры подлежащих выполнению задач защиты, регулирования и управления.

Всякая промышленная СКВ должна быть снабжена элементами и устройствами автоматического пуска и останова, а также устройствами защиты от аварийных ситуаций. Это первый уровень автоматизации СКВ.

Второй уровень автоматизации СКВ – уровень стабилизации режимов работы оборудования.

Решение задач третьего уровня управления связано с обработкой информации и формированием управляющих воздействий путем решения дискретных логических функций или проведения ряда определенных вычислений.

Трехуровневая структура технической реализации управления и регулирования работой СКВ позволяет осуществить организацию эксплуатации систем в зависимости от специфики предприятия и его служб эксплуатации. Регулирование систем кондиционирования воздуха основано на анализе стационарных и нестационарных тепловых процессов. Дальнейшая задача состоит в автоматизации принятой технологической схемы управления СКВ, которая автоматически обеспечит заданный режим работы и регулирования отдельных элементов и системы в целом оптимальном режиме.

Реальное или совокупное поддержание заданных режимов работы СКВ проводятся приборами и устройствами автоматики, образующими как простые локальные контуры регулирования, так и сложные многоконтурные системы автоматического регулирования (САР). Качество работы СКВ определяется главным образом соответствием создаваемых параметров микроклимата в помещениях здания или сооружения их требуемым значениям и зависит от правильности выбора как технологической схемы и ее оборудования, так и элементов системы автоматического управления этой схемы.

Автоматизация приточной системы вентиляции

При регулировании теплопроизводительности приточных систем наиболее распространенным является способ изменения расхода теплоносителя. Применяется также способ автоматического регулирований температуры воздуха на выходе из приточной камеры путем изменения расхода воздуха. Однако при раздельном применении этих способов не обеспечивается максимально допустимое использование энергии теплоносителя.

С целью повышения экономичности и быстродействия процесса регулирования можно применить совокупный способ изменения теплопроизводительности воздухоподогревателей установки. В этом случае система автоматического управления приточной камерой предусматривает: выбор способа управления приточной камерой (местное, кнопками по месту, автоматическое со щита автоматизации), а также зимнего и летнего режимов работы; регулирование температуры приточного воздуха путем воздействия на исполнительный механизм клапана на теплоносителе; автоматическое изменение соотношения расходов воздуха через воздухоподогреватели и обводной канал; защиту воздухоподогревателей от замерзания в режиме работы приточной камеры и в режиме резервной стоянки; автоматическое отключение вентиляторов при срабатывании защиты от замерзания в режиме работы; автоматическое подключение контура регулирования и открытие приемного клапана наружного воздуха при включении вентилятора; сигнализацию опасности замерзания воздухоподогревателя; сигнализацию нормальной работы приточной камеры в автоматическом режиме и подготовки к пуску.

Система автоматического управления приточной камерой (рис 1) работает следующим образом. Выбор способа управления производится поворотом переключателя SA 1 в положение «ручное» или «автоматическое», а выбор режима работы - переключателем SA 2 поворотом его в положение «зима» или «лето»,

Ручное местное управление электродвигателем приточного вентилятора М1 производится кнопками SB 1 «Стоп» и SB 2 «Пуск» через магнитный пускатель КМ ; исполнительным механизмом М2 приемного клапана наружного воздуха кнопками SB 5 «Открытие» и SB 6 «Закрытие» через промежуточные реле и собственные конечные выключатели; исполнительным механизмом МЗ клапана на теплоносителе кнопками SB 7 «Открытие» и SB 8 «Закрытие» через промежуточное реле К5 и собственные конечные выключатели и исполнительным механизмом М4 фронтально-обводного клапана кнопками SB 9 , SB 10.

Включение - выключение электродвигателя M 1 вентилятора сигнализируется лампой Н L 1 «Вентилятор включен», установленной на щите автоматизации.

Рис 1. Функциональная схема управления приточной камерой

Включение и выключение приточной камеры в автоматическом режиме работы производится кнопками SB 3 «Стоп» и SB 4 «Пуск», расположенными на щите автоматизации, через промежуточные реле К1 и. К2 . При этом перед включением вентилятора промежуточные реле К1 , КЗ и К6 обеспечивают принудительное открытие клапана на теплоносителе, а после включения вентилятора промежуточное реле К2 подключает контур регулирования температуры приточного воздуха и защиту от замерзания, а также открывает приемный клапан наружного воздух.

Поддержание температуры приточного воздуха осуществляется регулятором температуры Р2 с термисторным датчиком ВК1 , установленным в приточном воздуховоде; управляющий сигнал через релейно-импульсный прерыватель Р1 подается на исполнительный механизм МЗ клапана на теплоносителе.

Изменение соотношений расходов воздуха через калориферы и обводной канал производится по сигналам регулятора температуры Р4 с датчиком ВК2 , установленным в трубопроводе теплоносителя. Управляющие сигналы через релейно-импульсный прерыватель РЗ подаются на исполнительный механизм М4 фронтально-обводного клапана.

Защита воздухоподогревательной установки от замерзания обеспечивается датчиком - реле температуры теплоносителя Р5 , чувствительный элемент которого установлен в трубопроводе теплоносителя сразу за первой по ходу воздуха секцией подогрева, и датчиком-реле температуры воздуха Р6 чувствительный элемент которого установлен в воздуховоде между приемным клапаном наружного воздуха и воздухоподогревательной установкой. В случае опасности замерзания через промежуточное реле К6 производятся отключение электродвигателя M 1 приточного вентилятора, открытие клапана на теплоносителе и включение сигнализации, а также закрытие приемного клапана наружного воздуха. Возникновение опасности замерзания сигнализируется лампой HL 3 «Опасность замерзания» и звуковым сигналом НА .

Подготовка к пуску вентилятора после нажатия кнопки SB 4 сигнализируется лампой HL 2 (только для зимнего режима).

Автоматизация работы группы приточных систем

В системах промышленной вентиляции широко распространено использование группы приточных систем, работающих в режиме поддержания одинаковой температуры приточного воздуха. Для этого в схеме автоматизации предусматривается автоматическое регулирование теплопроизводительности воздухоподогревательных установок изменением температуры подаваемого теплоносителя при постоянном расходе воздуха и теплоносителя через них путем подмешивания части теплоносителя из обратной линии в подающую. Упрощенная функциональная схема системы управления группой приточных вентиляционных камер представлена на рис. 2. В этой схеме группа воздухоподогревательных установок приточных камер ПК1 -ПК П,

Рис 2 Функциональная схема управления группой приточных камер

соединенных по теплоносителю параллельно, связана с узлом подготовки теплоносителя, состоящим из насосов H 1 и Н2 (один резервный), обратного клапана К1 регулирующего клапана К2 и регулятора давления РД . На обратном трубопроводе перед узлом подготовки установлено реле протока теплоносителя РПТ .

Исполнительный механизм клапана К2 электрически связан с регулятором РТ1 , на входы которого подсоединены датчики ДТ температуры теплоносителя в подающей линии на выходе из узла подготовки и датчик Дн. в. температуры наружного воздуха. На схеме представлены также элементы сигнальной аппаратуры: сигнализатор температуры приточного воздуха РТ2 с датчиками Д1 -ДП и реле протока воздуха РПВ , установленные в каждой приточной камере. Сигнализатор РТ2 конструктивно выполнен в виде регулирующего многоточечного моста КСМ , выходные контакты которого, так же как и контакты РПВ , замыкают цепи световой и звуковой сигнализации.

Разработанная система обеспечивает управление группой приточных камер в ручном и автоматическом режимах.

В ручном режиме управления система позволяет запустить и остановить двигатель вентилятора любой приточной камеры ПК1 -ПКП ; запустить в соответствующем направлении и остановить исполнительный механизм регулирующего клапана К2 ; запустить в соответствующем направлении и остановить исполнительные механизмы любого воздушного клапана.

В режиме автоматического управления система позволяет осуществить программный запуск и выключение приточных камер ПК1 -ПКП , автоматическое поддержание заданной температуры воздуха на выходе из приточных камер; контроль температуры теплоносителя на выходе из калорифера, температуры и скорости воздуха на выходе из приточных камер с сигнализацией аварийного режима.

Включение системы и выбор режима «Ручной-автомат» производится с дистанционного щита.

В режиме ручного управления при переводе переключателя выбора насоса в положение «О» управление двигателями насосов производится установленными по месту кнопками «Пуск» и «Останов». Там же установлены кнопки ручного управления электродвигателями вентиляторов, исполнительных механизмов клапана К2 и воздушных приемных клапанов.

В режиме автоматического управления при переводе переключателей режима работы в положение «автомат» и выбора насоса в положение 1 и 2 кнопкой, расположенной на дистанционном щите, производится программный запуск группы приточных камер. Одновременно зажигается сигнальная лампа, свидетельствующая о включении автоматического управления. Вначале включается выбранный циркуляционный насос и открывается регулирующий клапан К2 . После 5-минутного прогрева калориферов автоматически включаются электродвигатели вентиляторов и открываются воздушные приемные клапаны. После полного открытия воздушных клапанов срабатывают концевые микропереключатели, подключая к работе цепи сигнализации и контроля приточных камер. При отсутствии или понижении расхода теплоносителя срабатывает реле РПТ и обесточивает промежуточное реле, которое, в свою очередь, размыкает контакты для питания магнитных пускателей электродвигателей вентиляторов.

Выключение системы автоматического управления производится также с дистанционного щита. При этом обесточиваются магнитные пускатели насоса и электродвигателей вентиляторов, закрываются воздушные приемные клапаны и клапан К2 на теплоносителе.

Принципиальную схему системы автоматизации вентиляции, как правило, разрабатывают на стадии проектирования инженерных комплексов здания, в это же время решается вопрос о предпочтительном режиме управления (полуавтоматический или автоматический). Шкафы управления должны монтироваться в максимально доступном месте для того, чтобы при необходимости легко контролировать оборудование и выполнять его регулярное сервисное обслуживание.

Автоматическое управление позволяет:

• Регулировать интенсивность работы вентиляторов;
• Вовремя предотвращать замерзание водяного калорифера;
• Поддерживать оптимальную температуру воздуха и прочие показатели, влияющие на жизнедеятельность.

Понятие автоматизации

Автоматику вентиляции обеспечивают установленные в здании специальные шкафы, отвечающие за автоматическое управление всем имеющимся вентиляционным и климатическим оборудованием. Автоматизацию можно провести на любых объектах, вентиляционные системы которых являются усложненными схемами или комплексами средней сложности. Современные автоматизационные элементы выполняют одновременно несколько функций, а владелец за счет этого ограждается от неизбежных (в том случае, когда нет единого управления) сбоев системы.

Причины востребованности автоматизированных вентиляционных систем

Вентиляционные системы, в большинстве случаев, представляют собой сложные сочетания инженерного оборудования, предназначенного для обеспечения эффективного воздухообмена. Ручное управление здесь не рационально, так как постоянно меняются показатели давления, влажности и температуры в зависимости от времени года, климатический условий, изменяется количество удаляемого и поступающего воздуха. Идеальным решением будет полная автоматизация вентиляции и систем кондиционирования.

Необходимое оборудование

Основные элементы, благодаря которым обеспечивается автоматизация вентиляции :

• Регуляторы – ключевые составляющие, именно они координируют деятельность исполнительных механизмов на основе показателей имеющихся датчиков;
• Датчики – составные части, на основе которых и образуется система автоматики, они предоставляют информацию о текущем состоянии подконтрольного объекта. Датчики обеспечивают обратную связь по каждому отдельному параметру – влажность, температура, давление и пр. В качестве критериев для выбора датчиков выступают условия эксплуатации, требуемая точность замеров, диапазон показателей.
• Исполнительные механизмы – электрические, гидравлические, механические исполнительные устройства.

Преимущества использования автоматизированных вентиляционных систем:

• Заметная экономия электроэнергии (расходы уменьшаются примерно на 20%);
• Дистанционное управление и регулировка работы элементов системы;
• Индикация необходимых параметров функционирования системы;
• Возможность регулирования климатических характеристик воздуха в помещениях;
• Отслеживание интенсивности загрязнения фильтров, обеспечивающее своевременное сервисное обслуживание;
• Контроль эффективности оборудования, защита от переохлаждения, перегрева элементов системы.

На сегодняшний день автоматизацию вентиляции проводят не только на промышленных объектах, она актуальна и для большинства жилых, общественно-бытовых зданий. Основная ее задача – обеспечение максимально комфортного воздушного пространства в помещении.

Среди направлений развития технического прогресса автоматизация выделяется особо. Она избавляет человека от выполнения рутинных, а зачастую и опасных процессов, существенно уменьшает трудоемкость операций на производстве или в быту и позволяет оптимизировать все сферы жизни.

Автоматизировать можно практически любые функции техники и области ‒ в том числе и вентиляцию. Это актуально, главным образом, для крупных комплексов ‒ промышленно-производственных, складских, торговых ‒ но сегодня все чаще применяется и при организации систем жизнеобеспечения в домах. Вентиляция ‒ это сложноорганизованная система, в которой используется множество видов чувствительного инженерного оборудования, и ее автоматизация представляет собой небанальную и ответственную задачу. Однако преимуществ у нее много, и их стоит использовать.

Правильно организованная автоматизация вентиляционных систем ‒ это комплекс высокой степени рациональности, избавляющий пользователей от ручного контролирования индикаторов в среде и их изменения. В бизнес-пространствах, местах большого скопления людей, спортивных, производственных комплексах актуальна полная автоматизация, включающая вентсистемы:

• модульные;
• пожарные.

Качественные составляющие и умелая организация автоматических систем позволят сохранять безопасность людей в здании, а также:

• обеспечивать работу в соответствии с установленными алгоритмами;
• добиваться соответствия показателей установленным значениям;
• останавливать системы при аварийных ситуациях;
• контролировать состояние и работоспособность всех элементов;
• визуализировать параметры, осуществлять дистанционное управление вентиляцией и так далее.

Преимущества организации автоматизированных вентсистем

Считать, что автоматика ‒ лишняя и затратная опция, нельзя. Она позволяет существенно «разгрузить» человека на производстве и в быту, повысить качество жизни и работы, обеспечить уровень безопасности гораздо более высокий, чем при ручном управлении. Среди основных достоинств, которыми отличается автоматика вентиляционного оборудования, стоит упомянуть:

• снижение затрат на электричество, энергоносители, эксплуатацию инженерии, персонал ‒ практика показывает, что при автоматизировании (включение/отключение групп оборудования, например) можно достичь 10-20-процентной экономии тепло- и хладопотребления;
• эффективная организация воздухообмена в помещениях ‒ при помощи автоматики можно задавать нужные параметры очистки, температур, интенсивности потока, при этом обеспечивается простое и быстрое достижение благоприятности микроклимата;
• надежная защита в аварийных ситуациях ‒ комплексная система, включающая устройства оповещения, пожаротушения, нейтрализации задымлений, позволит быстро отреагировать на ЧП;
• полный контроль (в том числе дистанционный) и управляемость системы ‒ при помощи автоматизированных установок можно регулировать работу вентиляторов, отслеживать, насколько загрязнены фильтры, нет ли перегрева или переохлаждения элементов и так далее.

Автоматика позволит определить, не нарушились ли выставленные частоты вращения вентиляторов. Она поддерживает заданные параметры, условия климата и управляет всеми устройствами. То, насколько безопасна, надежна и долговечна система, зависит от качества ее сборки и составляющих.

Конструктивные особенности автоматизированных венткомплексов

Автоматика для вентиляционных систем регулируется существующими положениями ‒ это ТУ, СниПы и прочие. Она представляет собой совокупность элементов и алгоритмов, обеспечивающих функциональное соблюдение выставленных параметров.

На что обратить внимание при проектировании

• Принципиальные схемы автоматизирования в инженерные модели закладываются еще на проектной стадии. Тогда же выбирают принцип работы и уровень «замены» человека электроникой.
• Управление автоматикой организуется при помощи специальных шкафов, в которые заводят регуляторы и контрольные элементы. Они должны располагаться в удобном и доступном месте, чтобы обслуживание можно было проводить без помех.
• Рекомендуется в любой автоматизированной схеме устанавливать контрольные приборы ‒ в приточно-вытяжных венткомплексах, кондиционирующей системе. Выбор модели зависит от назначения объекта и экономико-технической целесообразности.

Какое потребуется оборудование

К базовому комплекту оборудования, которое входит в автоматизированно-вентиляционные комплексы, обычно относят:

• Датчики ‒ элементы, снимающие показания с подконтрольного объекта и предоставляющие пользователю и управляющей системе информацию о его состоянии. Они поддерживают обратную связь, обеспечивая сведениями об уровне давления и влажности, температурах, и подбираются в зависимости от нужной точности, требований и диапазона.
• Регуляторы/контроллеры ‒ элементы, координирующие работу исполняющих устройств и управляющие ими на базе данных, предоставляемых датчиками.
• Исполняющие устройства ‒ оборудование механического, электронного, гидравлического типов, которое выполняет непосредственные функции. Это электроприводы пожарно-воздушных клапанных деталей и теплообменников, реле, следящие за перепадами давления, насосы.

Характеристика составляющих автоматизированной установки

Все детали и механизмы, из которых состоит автоматика вентиляционных установок, имеют свои особенности и делятся на типы.

Так, например, датчики могут относиться к комнатным или наружным устройствам, они монтируются накладкой на трубопроводы, в каналах. Среди них выделяются:

• температурные ‒ могут функционально выставлять лимиты, устанавливаться в комнатах или снаружи;
• влажности ‒ внутренние и наружные, соединяются с приборами для измерения относительных параметров, устанавливаются в точках, где температура и скорость движения воздуха неизменны, далеко от отопительных конструкций и прямых лучей солнца;
• давления ‒ релейного и аналогового типов, могут измерять абсолютные значения или разности (на две точки);
• потока ‒ для выяснения, с какой скоростью движется газ/жидкость в трубах или воздуховодах.

Приборы контроля выносятся на автоматизационные щиты, где объединена совокупность элементов регулирования и исполнения. Их производят при помощи сложного оборудования, непременно с сертификацией, глобальные и известные бренды: Phoenix Contact, Siemens, Schneider Electric, Legrand, General Electric и множество прочих. При их создании важно, чтобы устройства обеспечивали безопасность, а также удобно и эргономично эксплуатировались.

Полную информацию об автоматизации вентиляционной системы в каждом конкретном случае можно получить у специалистов «ЭкоЭнергоВент».

Системы кондиционирования воздуха (СКВ) предназначены для создания и автоматического поддержания необходимых параметров воздуха в помещениях (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения и др.). В зависимости от назначения СКВ разделяются на технологические, обеспечивающие состояние воздушной среды, удовлетворяющее требованиям конкретного технологического процесса, и комфортные, создающие благоприятные условия для человека. В зависимости от конструкции кондиционеры подразделяются на секционные и агрегатные, а по оснащенности устройствами для получения тепла и холода их делят на автономные и неавтономные. Автономные кондиционеры снабжаются извне только электроэнергией. Для работы неавтономных кондиционеров необходима подача извне тепло- и холодоносителя, а также электроэнергии для привода двигателей вентиляторов и насосов.

Рассмотрим вначале основные принципы автоматизации установки комфортного кондиционирования воздуха, предназначенной для поддержания заданной температуры и влажности в помещении (рис. 8.5).

Для зимних условий воздух обрабатывается по следующей схеме. Наружный воздух сначала подогревается в утилизаторе У от точки Н 3 до точки У 3 , а затем в воздухоподогревателе первой ступени от точки У 3 до значения / к. В результате адиабатического увлажнения при постоянной энтальпии воздух приобретает параметры, соответствующие точке К г В воздухоподогревателе второй ступени воздух нагревается до точки Я 3 и подается в помещение.

По мере повышения энтальпии наружного воздуха сокращается его нагрев в воздухоподогревателе первой ступени, и при достижении энтальпии 1 К подогрев должен быть отключен. Наступает переходный режим, который характеризуется постоянной внутренней температурой / 3 и меняется в зависимости от энтальпии наружного воздуха и относительной влажности внутри помещения.

Исходя из условий комфортности допустимы колебания относительной влажности в пределах 40-60%. При энтальпии наружного воздуха выше / п в обслуживаемом помещении целесообразно

Рис. 8.5.

а - технологическая схема СККВ; б - процессы обработки воздуха

в /-б диаграмме

поддерживать максимальную по комфортным условиям относительную влажность воздуха (до 60%), допуская при этом значительные колебания внутренней температуры. Поскольку колебания внутренней температуры связаны с изменением энтальпии наружного воздуха, в теплое время создается некоторый «динамический» климат, характеризующийся лучшими условиями для самочувствия человека, чем статический при постоянной температуре. Одновременно обеспечивается некоторая экономия расхода холода. При энтальпии наружного воздуха / н предусматривается только адиабатическое увлажнение. На воздухонагреватель второй ступени в это время воздействует датчик относительной влажности ср, установленный в помещении, с помощью которого при отклонении влажности в большую сторону увеличивается поступление теплоносителя в воздухонагреватель. Пунктирная линия на рис. 8.5 (от Г п до / л) показывает, что датчик должен быть настроен на 57-58% во избежание увеличения значения ф свыше 60%. Это вызвано недопустимостью более высокой относительной влажности и желанием сохранить установленную рабочую разность температур между внутренним и приточным воздухом.

Летний режим работы системы кондиционирования начинается при достижении наружным воздухом энтальпии / л. В это время требуется подача холодной воды в оросительную камеру для поддержания параметров воздуха К л. Для этой цели за оросительной камерой устанавливают датчик температуры, с помощью которого по мере повышения температуры увеличивается подача холодной воды в камеру. Поскольку за форсуночной камерой температура воздуха неодинаковая, возможны выносы капель влаги и попадание их на измеритель температуры. Кроме того, учитывая отрицательное влияние лучистого тепла от воздухоподогревателя второго подогрева, регулирование целесообразно осуществлять по сигналам датчика температуры, установленного в помещении. К достоинствам этого способа следует отнести и то обстоятельство, что в нем учитывается и теплоаккумулирующая способность помещения. Измеритель температуры, установленный в помещении, настраивается на значение температуры, определяемое точкой t л, и воздействует на подачу холодной воды в оросительную камеру.

Построенная на основе схемы такой обработки воздуха система автоматизации приведена на рис. 8.6. В зимний период за ороси-

Рис. 8.6.

кондиционирования воздуха

тельной камерой с помощью пропорционального регулятора поддерживается заданная температура (поз. 1). Измеритель, настроенный на температуру / р 3 , воздействует на исполнительный механизм регулирующего органа на обратном трубопроводе теплоносителя к воздухоподогревателю КП первого подогрева. Оросительная камера обеспечивает адиабатическое увлажнение наружного воздуха до 90-95%. По мере повышения энтальпии наружного воздуха уменьшается его подогрев, и при энтальпии / к первый подогрев выключается.

Температура внутреннего воздуха регулируется двухпозиционным регулятором (поз. 2). Датчик температуры, установленный в помещении и настроенный на поддержание температуры (3 , воздействует через запретно-разрешающее устройство (поз. 3) на воздухонагреватель КП второго подогрева. Запретно-разрешающее устройство включается в цепь для переключения регулирования по температуре внутри помещения на регулирование по относительной влажности. Такое переключение производится в тот момент, когда относительная влажность в помещении приближается к 60%. В этот момент температура воздуха за оросительной камерой повысится до значения / р п. Сигнал от этого датчика поступает на запретно-разрешающее устройство, которое производит переключение датчика температуры внутри помещения на датчик относительной влажности.

В теплое время внутри помещения с помощью пропорционального регулятора (поз. 6) поддерживается постоянная относительная влажность при изменяющихся значениях температуры. Датчик влажности, как и в зимнее время, через промежуточное реле РП и запретно-разрешающее устройство воздействует на воздухоподогреватель второй ступени. При увеличении относительной влажности выше 60% включается второй подогреватель и температура достигает такого значения, при котором относительная влажность становится меньше 60% и соответствует определенной энтальпии наружного воздуха.

Летний режим, при котором необходимо применение холодной воды, наступает при температуре внутри помещения, соответствующей средней летней комфортной. В этот момент срабатывает второй датчик температуры, настроенный на 1 Л. Регулятор температуры (поз. 5) воздействует на подачу холодной воды в камеру орошения. В помещении стабилизируются сразу два параметра: температура и относительная влажность воздуха. На разные регулирующие органы воздействуют сразу два регулятора, что позволяет поддерживать относительную влажность с точностью ±5% и расходовать минимум холода. Повышение точности стабилизации параметров микроклимата может быть достигнуто также синтезом стабилизации с коррекцией по отклонениям от заданных температуры и относительной влажности воздуха в помещении. Это обеспечивается переходом от одноконтурных к двухконтурным каскадным системам стабилизации, которые, по существу, должны быть основными системами регулирования температуры и влажности воздуха.

Работа каскадных систем основана на регулировании не одним, а двумя регуляторами, причем регулятор, контролирующий отклонение основной регулируемой величины от заданного значения, воздействует не на регулирующий орган объекта, а на задатчик вспомогательного регулятора. Этот регулятор поддерживает на заданном уровне некоторую вспомогательную величину промежуточной точки объекта регулирования. Так как инерционность регулируемого участка первого контура регулирования незначительная, в этом контуре может быть достигнуто относительно большое быстродействие. Первый контур называется стабилизирующим, второй - корректирующим. Функциональная схема каскадной системы для прямоточной СКВ показана на рис. 8.7.

Первая система обеспечивает стабилизацию температуры воздуха после воздухоподогревателя второго подогрева с коррекцией

Рис. 8.7.

процесса кондиционирования воздуха

по температуре воздуха в объекте регулирования (помещении) путем изменения расхода теплоносителя в воздухонагревателе (регулятор ТС 2). Корректирующее воздействие осуществляется с помощью корректирующего регулятора ТС 2 . Таким образом, система регулирования температуры воздуха после воздухонагревателя второго подогрева включает цепь регулирования температуры воздуха путем изменения расхода теплоносителя и цепь коррекции, изменяющую задание регулятора ТС 2 в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении.

Во вторую систему стабилизации входят чувствительный элемент температуры точки росы, установленный после камеры орошения, и регулятор ТС, управляющий последовательно исполнительными механизмами клапанов оросительной камеры, воздухонагревателя первого подогрева и смесительно-регулирующих воздушных клапанов наружного и рециркуляционного воздуха.

Корректирующее воздействие на регулятор ТС, осуществляется с помощью регулятора влажности МС, датчик которого установлен в помещении.

В последние годы при реализации рассмотренных принципов автоматизации систем кондиционирования воздуха все чаще применяют микропроцессорные регуляторы.

Журнал «Мир климата» продолжает публикацию фрагментов новой учебной программы ДПО Учебно-консультационного центра «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА» под названием «Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха».

Ранее мы подробно описали работу с приложениями современной среды разработки CAREL c.Suite. Теперь расскажем о разработке пользовательских интерфейсов диспетчеризации в среде c.Web

Разработка пользовательских интерфейсов диспетчеризации в среде c.Web

Средства диспетчеризации

Номенклатура продукции компании CAREL включает различные средства диспетчеризации как локального, так и глобального уровня.

Свободнопрограммируемые контроллеры семейства c.pCO

Контроллеры семейства c.pCO, оснащенные встроенным портом Ethernet, предоставляют возможность непосредственной диспетчеризации через Интернет за счет встроенного веб-сервера.

Пользовательский интерфейс сервера может быть как стандартным, предоставляемым компанией CAREL бесплатно, так и разработанным в соответствии с требованиями конкретного заказчика.

Стандартного пользовательского интерфейса достаточно для мониторинга работы установки, управления ею и анализа поведения оборудования во времени за счет встроенной функции ведения журнала (лога) значений выбранных параметров с последующим просмотром их в виде графиков.

Такое решение оптимально для объектов с небольшим количеством оборудования, где бюджет не позволяет установить выделенный сервер системы диспетчеризации.

Сервер диспетчеризации уровня объекта BOSS

Все контроллеры семейства c.pCO, независимо от модификации, имеют как минимум один встроенный порт RS485, который может быть использован для интеграции контроллера в шину диспетчеризации по протоколам ModBus или BACnet.

Сбор, хранение, отображение информации от полевых контроллеров и уведомление персонала объекта о требующих внимания ситуациях должны осуществляться сервером системы диспетчеризации BOSS .

Особенностями и достоинствами сервера системы диспетчеризации BOSS являются:

• доступ через любой веб-браузер с ПК, планшета или смартфона;
• встроенная точка доступа Wi-Fi позволяет удаленно работать с BOSS как с мобильного устройства так с персонального компьютера;
• при необходимости возможно подключение монитора через разъемы Display Port или VGA , а также клавиатуры и мыши через порты USB;
• автоматическое масштабирование страниц сервера под разрешение экрана устройства, с которого происходит доступ;
• интегрированная поддержка протоколов Modbus (Master и Slave) и BACnet (Client и Server) по шинам MS/TP (RS485) и TCP/IP;
• максимально упрощенная процедура развертывания системы диспетчеризации на основе BOSS за счет визуализации данных с помощью шаблонных страниц.

Решение с использованием BOSS ориентировано на объекты, где необходима интеграция в единый интерфейс диспетчеризации десятков - сотен контроллеров как производства CAREL , так и сторонних, поддерживающих наиболее распространенные в настоящее время коммуникационные протоколы ModBus и BACnet.

Облачный сервис диспетчеризации tERA

Облачный сервис диспетчеризации tERA, использующий возможности Интернета для взаимодействия с полевыми контроллерами, расположенными в различных местах, - универсальное решение для объектов любого масштаба, а также для сетей объектов.

Достоинства tERA:

• отсутствие необходимости размещения какого-либо серверного оборудования на местах;
• доступ к интернет-порталу tERA возможен с любого устройства, подключенного в глобальной сети;
• не требуется специальная настройка сетевого оборудования на объекте, где установлены системы автоматизации, которые предполагается контролировать;
• детализация информации по оборудованию и возможности управления зависят от типа пользователя, устанавливаемого локальным администратором;
• автоматическое создание отчетов как по расписанию, так и при наступлении определенных событий, требующих вмешательства обслуживающего персонала;
• поддержка обновления программного обеспечения полевых контроллеров;
• встроенный инструментарий анализа поведения оборудования путем сравнения параметров во времени и между различными объектами;
• пользовательский интерфейс может быть как минималистичным, состоящим только из таблиц и графиков, так и оформленным с учетом пожеланий конкретного заказчика.

Применение сервиса tERA особенно актуально для сетей объектов малого и среднего масштаба, где нецелесообразно применение физических серверов диспетчеризации из-за малого количества оборудования на каждом из объектов, а количество самих объектов велико, что делает затруднительным прямое подключение к каждому из них.

Также сервис tERA является оптимальной платформой для сервисных организаций, предлагающих своим клиентам услуги периодического сервисного обслуживания и ремонта оборудования.

Средства разработки пользовательских интерфейсов

Все инструменты диспетчеризации предполагают возможность создания пользовательского интерфейса, оформленного в соответствии с требованиями заказчика.

Важной составляющей пользовательского интерфейса оператора является графическое оформление, от удобства, наглядности и эргономичности которого зависит эффективность работы диспетчера.

Кроме того, к современным средствам визуализации информации в системах BMS предъявляются требования по обеспечению кроссплатформенности и поддержки мобильных устройств.

Всем перечисленным требованиям соответствует среда разработки пользовательских интерфейсов CAREL c.Web, имеющая следующие основные характеристики:

поддержка современных кроссплатформенных технологий визуализации - используется стандартный код HTML и SVG графика, поддерживаемая всеми современными платформами - в отличие от FLASH и ряда других технологий;

процесс разработки максимально оптимизирован для использования библиотечных элементов с минимально необходимым объемом программирования. В то же время опытному разработчику предоставляются широкие возможности настройки;

предусмотрена поддержка мобильных устройств с точки зрения удобства для оператора при работе с экранами малого размера;

защита интеллектуальной собственности - учтены интересы разработчиков - в целевое устройство загружается откомпилированный HTML-код, в то время как исходный проект остается у автора;

c.Web является единым унифицированным инструментом разработки пользовательских интерфейсов для средств диспетчеризации различного уровня производства CAREL вплоть до возможности переноса проектов из одной системы в другую с сохранением функциональных возможностей и минимальными доработками.

c.Web

Запуск c.Web и создание проекта

Для запуска c.Web следует выбрать соответствующий ярлык в панели задач и запустить его от имени администратора:

После этого меню приобретет вид:

Следует выбрать Project Console, что приведет к появлению соответствующего окна:

Если предполагается работать с уже выбранным проектом, то следует нажать кнопку Builder. Если требуется изменить текущий проект, следует нажать красную кнопку остановки сервера.

В открывшемся окне следует указать имя нового проекта и папку, в которой он будет находиться:

Следует отметить, что если в указанной папке окажутся файлы ранее созданного проекта, то при запуске редактора они будут открыты как новый проект. Таким путем можно разрабатывать новые проекты на основе ранее созданных.

а затем - кнопку Builder для запуска собственно редактора c.Web.

Если сервер ранее не был сконфигурирован, появится окно параметров, в котором необходимо назначить имя сервера, его адрес и тип.

В нашем случае тип должен быть Carel, а имя и IP-адрес целевого контроллера мы указываем, исходя из собственных предпочтений.

На закладке Advanced необходимо указать пути к папкам, содержащим таблицы параметров контроллера, доступных для диспетчеризации, и к папкам, куда редактор поместит готовый проект.

При наличии связи с контроллером по локальной сети удобно загружать готовый проект непосредственно в котроллер с помощью встроенного FTP-сервера, поэтому в качестве целевых папок указываем соответствующие папки в контроллере.

Для заполнения поля Config Source необходимо создать файл конфигурации переменных контроллера, что можно сделать, только имея исходный проект.

Для этого следует вернуться к проекту приложения контроллера и открыть его в среде разработки c.Suite, в программе c.design.

Устанавливаем галочку Enable c.Web - это необходимо для корректной работы проекта пользовательского интерфейса после загрузки в контроллер:

Экспортируем переменные проекта в формате, соответствующем редактору c.Web:

Откроется окно, в котором следует указать папку, куда мы намерены сохранить конфигурационный файл.

После выполнения указанных действий появится сообщение вида:

Поскольку мы внесли изменения в проект приложения контроллера, его необходимо перезагрузить:

Теперь мы можем вернуться к настройке редактора c.Web, указав в поле Config Source путь к папке, куда был сохранен файл конфигурации переменных из c.design:

В итоге указанное окно примет вид:

Установка галочки Cleanup dataroot приведет к очистке папки, куда в контроллер будут загружаться файлы проекта, поэтому, если в процессе работы туда будут помещаться какие-либо дополнительные файлы, не входящие в проект c.Web, они будут удалены. В ряде случаев это нежелательно, поэтому данную галочку лучше не устанавливать.

На вкладке Layout выберем подходящий формат страниц с учетом разрешения экрана, на котором, вероятнее всего, будет отображаться создаваемый пользовательский интерфейс:

После нажатия OK откроется основное окно редактора:

Получение точек данных и привязка к объектам

Первое, что необходимо сделать - загрузить информацию о точках данных, которые мы планируем использовать в нашем проекте. Для этого следует щелкнуть правой кнопкой мыши по имени проекта и выбрать Acquire Datapoints:

При успешном выполнении процедуры появится окно вида:

Прочитанные переменные можно увидеть в разделе OBJECTS дерева проекта:

Собственно пользовательский интерфейс начнем создавать на странице Main. Перенесем объект Circular Meter из библиотеки на страницу проекта:

Свойства выбранного объекта отображаются в соответствующем окне редактора. Для привязки переменной к объекту для отображения значения переменной необходимо использовать свойство Base.

Привяжем к имеющемуся объекту переменную, содержащую значение текущей температуры:

И поменяем ряд других параметров, определяющих внешний вид и поведение объекта:

Загрузка в контроллер

Чтобы убедиться, что механизм импорта переменных сработал правильно, загрузим полученный проект с одним объектом в целевой контроллер.

Для этого необходимо щелкнуть правой кнопкой по имени проекта и выбрать Distribute:

По ее окончании, открыв браузер и указав IP-адрес контроллера, мы сможем убедиться, что загрузка прошла успешно и данные корректно отображаются в веб-интерфейсе контроллера:

Для изменения заголовков страниц веб-интерфейса следует модифицировать соответствующую строку в коде объекта index.htm, находящегося в разделе Library - ATVISE - Resources:

Добавим на нашу страницу объект, позволяющий не только просматривать, но и изменять значения переменных в контроллере.

Таким объектом может быть, например, Read/Write Variable - он особенно удобен для использования на сенсорных экранах, так как содержит крупные кнопки уменьшения и увеличения значения, а также движок регулятора.

Поместим указанный объект на страницу, привяжем к переменной уставки температуры и модифицируем вид объекта в соответствии с своими предпочтениями:

После загрузки обновленного проекта в контроллер появится возможность изменять заданное значение через веб-интерфейс:

Добавим переключатель для изменения состояния дискретной переменной и привяжем его к включению и выключению установки:

Динамическая индикация тревоги

Добавим индикацию тревоги. Для этого нарисуем круг с помощью инструмента Add circle.

Для ряда графических объектов в c.Web имеется набор готовых шаблонов, в частности это касается кругов: выделив круг и выбрав в меню Templates, можно применить формат шаблона к выбранному объекту.

Сделаем круг красным с градиентной заливкой.

Для изменения состояния индикатора тревоги в зависимости от ситуации воспользуемся механизмом Add Simple Dynamic, встроенным в c.Web.

В пункте EVENT укажем значение переменной состояния тревоги, а в пункте ACTION - сопоставим состоянию наличия тревоги мигание выбранного объекта и состояние его невидимости при отсутствии тревоги.

Фактически механизм Simple Dynamics представляет собой мастер, который простыми визуальными средствами позволяет создавать определенные последовательности действий, требующих программирования. Simple Dynamics позволяет упростить этот процесс, однако на выходе возникает скрипт, который может быть использован как основа и в дальнейшем вручную модифицирован разработчиком.

Для отображения и редактирования скрипта следует нажать кнопку Script на панели c.Web:

Полученный скрипт можно проанализировать и дополнить.

Для более развернутого уведомления оператора о наличии тревоги к визуальному уведомлению - мигающему красному индикатору целесообразно добавить акустический сигнал.

Для этого добавим в папку Resources файл, содержащий сигнал тревоги:

Кроме того, добавим еще один индикатор - зеленый, который должен светиться, когда тревога отсутствует:

Размеры зеленого индикатора зададим такими же, как и красного, а для точного расположения обоих индикаторов друг над другом воспользуемся инструментами выравнивания:

Доработаем скрипт следующим образом:

Дополнительные сведения о доступных командах и синтаксисе скриптов доступны во встроенной справке.

Добавим еще один регулятор, который привяжем к переменной, определяющей порог срабатывания тревоги.

И добавим подписи к элементам индикации и управления:

Для повышения эстетичности создаваемого веб-интерфейса добавим градиентный фон, воспользовавшись инструментом Add Rectangle в панели управления c.Web.

Зададим параметры прямоугольника и расположим его под уже имеющимися объектами:

После загрузки в контроллер веб-интерфейс будет иметь вид:

Встраивание готовых страниц

Дальнейшее расширение функциональных возможностей веб-интерфейса возможно с использованием готовых шаблонов, доступных для скачивания из раздела c.Web портала ksa.carel.com:

В частности, доступны готовые страницы с отображением встроенного дисплея контроллера WebpGD, графиков логов и тревог.

Для применения указанных шаблонов соответствующие файлы необходимо загрузить в файловую систему контроллера по FTP . Для этого можно использовать программу FileZilla:

Заранее скачанные папки следует подготовить для копирования в папку HTTP контроллера.

Если до этого момента в контроллер уже был загружен веб-интерфейс, данная папка не будет пустой, и папки шаблонов следует добавить к уже имеющимся файлам:

По завершении процесса передачи данных папка HTTP контроллера будет иметь вид:

Чтобы воспользоваться шаблонами предлагается добавить на главную страницу пользовательского интерфейса меню с тремя пунктами: WebpGD, Тренды и Тревоги.

Также добавим новую страницу, назвав ее WebpGD.

В меню File выберем пункт Settings для настройки параметров новой страницы:

Установим размеры страницы 900 на 500 пикселей, после чего воспользуемся инструментом Add Foreign Object:

Нарисуем прямоугольник размером 460 на 800 пикселей - это зона, где будет отображаться экран контроллера и кнопки управления.

Щелкнув по данной зоне, получим окно редактирования скрипта объекта, куда добавим команду обращения к ранее загруженной шаблонной странице: