Установка 

Автоматизация систем отопления вентиляции кондиционирования. Как осуществляется автоматизация систем вентиляции. Оборудование для системы автоматического управления вентиляцией

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.

Зачем нужна

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.

Автоматизация вентиляции и кондиционирования

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 вентиляции и кондиционирования

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.

Возможности диспетчеризации:

  • 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.

Контроллеры для автоматизации и диспетчеризации

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.

Автоматизация в быту

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.

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: