Автоматика

Для чего нужна автоматизация

Для того, чтобы достичь необходимого результата и решить сложную производственную задачу быстрее и эффективнее - современные предприятия, кроме мощного и высокопроизводительного оборудования используют специальные высокотехнологичные программно-аппаратные комплексы, которые практически исключают вмешательство человека в производственный процесс.

Именно использование таких комплексов позволяет быстрее достичь нужного результата в работе оборудования процессом автоматического регулирования параметров, при этом сводя к минимуму время работника для контроля данного процесса, которое он сможет использовать для выполнения других поставленных целей.

Использование таких комплексов для регулирования и поддержания заданных параметров определенного оборудования и процесса и является автоматизацией. даже опасных дел. Автоматизация значительно уменьшает трудоёмкость процессов на производстве и в быту.

Потребность автоматизирования систем вентиляции

Поскольку именно автоматизация позволяет быстро решить сложные технологические задачи, которые без ее участия занимают гораздо больше времени в исполнении - большинство систем вентиляции автоматизируются. Ведь система вентиляции - это комплекс оборудования, в совокупности представляют собой довольно сложную систему.

Если управлять такой системой без участия встроенных математических формул, которые плавно помогут достичь необходимого результата, независимо от заданного показателя - можно потратить очень много сил и времени. Важно учитывать также тот факт, что условия микроклимата и эксплуатации, в которых используется оборудование вентиляционных установок, постоянно может меняться.

Например, в зависимости от рабочего назначения помещения, в котором размещена установка, показатели температуры, влажности воздуха, давления, запыленности помещения и т п могут меняться несколько десятков раз за день. Задача системы вентиляции - независимо от условий, в которых она работает, всегда поддерживать те параметры, которые необходимы всем, кто находится в помещении.

Комплекс автоматизации помогает системе вентиляции адаптироваться к изменению параметров реальных условий и все же перевести их в нужный заданный показатель комфорта.
Поэтому сегодня автоматизацию систем вентиляции используют не только в крупных производственных цехах, но и в работе относительно небольших помещений, где также важно поддерживать необходимые условия комфорта.

Использование автоматизированных систем управления в жизни современного человека

Наиболее часто на сегодняшний день автоматизация практически любых процессов особенно необходима на производстве различного направления. Это объясняется тем, что именно в производстве важно постоянно поддерживать необходимые параметры работы - температура, давление, влажность и т д.

Несоблюдение хотя бы одного параметра на необходимый период времени, например, температуры выдержки при пастеризации молока - может повлечь за собой снижение качества выпускаемой продукции или же полное ее несоответствие стандарту, что может привести, во-первых, к потерям ресурсов без итогового предоставления качества изготовленной продукциии (что влечет за собой и выгоду от продаж), или даже к невозможности и непригодных ости дальнейшего использования.

При использовании систем вентиляции в помещениях производственного типа поддержания необходимых параметров микроклимата не менее важно, поскольку, например, хранение той же определенной продукции, выпускаемой предприятием, также выполняется в соответствии с определенными параметрами температуры, влажности воздуха.

Поэтому поддержание необходимых параметров микроклимата тоже достаточно важной задачей, не только для обеспечения комфортных рабочих условий для сотрудников предприятия, но и для комплексного поддержания условий протекания производственного процесса.

В мире современных технологий, когда комфорт важен не только в рабочей обстановке, но и в простых домашних условиях, установки и системы для поддержания оптимальных параметров микроклимата - кондиционеры, вентиляция, увлажнители, осушители воздуха - используются не только в помещениях производственного, общественного направления, и офисах, но и в жилых домах.

Конечно, для того, чтобы чувствовать комфорт в обычном жилом коттедже или квартире, нет необходимости в автоматизации климатического оборудования. Но мир всегда движется вперед, разрабатывая все новые и новые технологии с новыми возможностями, которые еще больше упрощают нашу жизнь.

Автоматизированная вентиляция

Автоматизации можно подвергнуть любые функции и области, например, систему вентиляции. Это очень актуально в процессах жизнеобеспечения в домах, промышленно-производственных, складских и торговых помещениях. Вентиляция - это сложная система, которой требуется большое количество высокочувствительного инженерного оборудования. Её автоматизация предполагает сложную и ответственную задачу. У неё много преимуществ, которые нужно рационально использовать.

Вентиляционные системы

Грамотно подготовленная автоматизация вентиляционных систем позволяет добиться высокой экономии и разумности. Также это избавляет пользователей от ручного контроля индикаторов и их изменения. В местах большого скопления людей, в спортивных, торговых комплексах используются вентиляционные системы:

• модульные;
• пожарные.

Функции автоматических систем

Высококачественные составляющие и добротная организация позволяет добиться полной безопасности людей в знании, а также:

• обеспечивать работу в соответствии с заданными параметрами;
• добиться нормативов показателей;
• прервать системы в случае аварийных ситуаций;
• осуществлять контроль за состоянием и работоспособностью всех частей автоматизации;
• выполнять дистанционное управление вентиляцией.

Преимущества организации автоматизированных вентсистем

Думать, что автоматика ‒ ненужная и расходная опция, невместно. Она способствует большой и весомой «разгрузки» человека на предприятие и в другой среде, повышает качество труда и существования, обеспечивает степень надежности намного выше, чем при ручном управлении. Средь главных ценностей, различающих автоматика вентиляционного оборудования, важно перечислить такие:

1. Уменьшение расхода на электроэнергию, энергоносители, эксплуатацию инженерии, штат ‒ опыт доказывает, что при автоматизировании (включение/отключение групп установки, к примеру) можно добиться до 20% экономии тепло и хладопотребления.
2. Рентабельная организация воздухообмена в помещениях ‒ с помощью автоматики легко задаются необходимые нормы очистки, температуры, сила потока, несмотря на это гарантируется легкое и мгновенное достижение благоприятности микроклимата.
3. Безопасная защита в аварийных обстановках ‒ комплектная система, включающая устройства оповещения, пожаротушения, уничтожении задымлений, способствует мгновенному реагированию на ЧП.
4. Полный контроль (включая в себя и дистанционный) и подконтрольность системы ‒ с помощью автоматизированной установки можно настраивать работу вентиляторов, наблюдать, до какой степени загрязнены фильтры, нет наблюдается ли перегревание и переохлаждение элементов и тому подобное.

Автоматика даст возможность определить, не нарушились ли поставленные частоты вращения вентиляторов. Она подкрепляет назначенные размеры, условия климата и руководит всеми устройствами. Безопасность, надежность и прочность системы, зависит напрямую от качества ее монтажа и составляющих.

Конструктивные свойства автоматизированных вент комплексов

Автоматика для вентиляционных систем управляется действующими положениями ‒ это ТУ, СниПы и другие. Она изображает комплекс элементов и алгоритмов, гарантирующих функциональное сбережение поставленных размеров.

На что рекомендуется обращать внимание при проектировании:

1. Весомый план автоматизирования в инженерные модели закладывается еще на стадии проектной работы. В то время подбирают начало работы и степень «замены» человека электроникой.
2. Координация автоматикой организуется с помощью индивидуальных шкафов, в которые заводят редукторы и контрольные элементы. Им надлежит находиться в комфортном и доступном месте, чтобы техобслуживание проводилось без затруднений.
3. Предлагается в любой автоматизированной схеме ставить контрольные приборы ‒ в приточно-вытяжных вент комплексах, кондиционирующей системе. Подбор модели зависит от предназначения объекта и экономико-технической рациональности.

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.

Функции щитов автоматики для вентиляции

Щиты автоматики выполняют множество функций по регулированию работы систем вентиляции, а именно:

• включение и выключение системы вентиляции;
• индикация состояния оборудования;
• защита от неправильного подключения питающего напряжения и короткого замыкания;
• управление производительностью вентиляционной установки;
• индикация состояния воздушных фильтров;
• защита от перегрева электродвигателей;
• защита калорифера от замерзания;
• поддержка и контроль температуры воздуха на входе вентиляционной установки и в помещении;
• обеспечение возможности применения временного алгоритма управления.

Щит автоматики может быть как отдельным на каждую систему, так и общим на несколько систем. Однако, в рамках одного щита редко удается объединить две приточные системы. В то же время щит, объединяющий приточную и вытяжную (или приточно-вытяжную) системы, встречается достаточно часто.

Стандартный щит автоматики для приточно-вытяжной установки с водяным калорифером имеет следующий функционал:

• управление вентиляторами притока и вытяжки;
• индикация работы вентиляторов притока и вытяжки;
• сблокированное включение/отключение приточного и вытяжного вентиляторов;
• переключение между режимами „Зима / Лето“;
• поддержание заданной температуры воздуха;
• многоуровневая система защиты от замерзания калорифера, включающая:
• постоянный контроль температуры воздуха на выходе из калорифера;
• управление циркуляционным насосом на узле обвязки, обеспечивающим постоянный поток воды через калорифер;
• управление приводом клапана с возвратной пружиной для закрытия воздухозаборного клапана при выключении вентилятора или при пропадании напряжения питания;
• постоянный контроль температуры обратной воды в калорифере во всех режимах работы, в том числе и в режиме стоянки.
• защита вентиляторов от перегрева;
• защита от перекоса фаз или пропадания одной фазы;
• защита при коротком замыкании или перегрузке;
• индикация и отключение системы при загрязнении фильтра;
• отключение установки в случае пожара.

В целом же уровень автоматизации и контроля систем следует выбирать в зависимости от технологических требований, экономической целесообразности и задания на проектирование. Дистанционный контроль и регистрацию основных параметров в системах вентиляции и кондиционирования следует проектировать в зависимости от технологических требований, а также с учетом требований задания на проектирование.

Управление нагревом приточного воздуха

С наступление зимы, основной функцией системы автоматики становится – контроль за подогревом, поступающего приточного воздуха.

Рассмотрим два типа нагревателей: электрический и водяной.

Нагреватель электрический - для повышения или понижения температуры выходящего воздуха, необходимо регулировать ступени нагрева, это достигается их подключением или отключением.

Нагреватель водяной – этот вариант требует более сложной системы автоматизации. Управление, будет осуществляться, при помощи клапана регулировки (чаще трехходового), который устанавливается на входе в калорифер. Температура, соответственно, может повышаться или понижаться на выходе (входе), за счет снижения или повышения количества воды, подающейся в калорифер.

Обратите внимание, при остановке подачи воды (например, выход из строя подающего насоса) автоматика, отвечающая за регулировку калорифера, не позволит оставшейся воде замерзнуть, даже при минусовой температуре.

Рекомендации при проектировании системы автоматизации

• Щит автоматизации, рекомендуется размещать как можно ближе к основному оборудованию вентиляционной системы. Это поможет эффективно контролировать и отслеживать все возникающие изменения в вашей системе при регулировке автоматики в щите.
• Рекомендуется предусмотреть наличие автоматизированной пожарной сигнализации, в закрытых помещениях, если там установлена противодымная вентиляция.
• При выборе места для установки датчиков, осуществляющих контроль и регулировку параметров воздуха, следует учесть возможное влияние расположенных рядом поверхностей (охлажденных или нагретых).
• Если система имеет переменный расход приточного воздуха, для снижения его расхода, необходимо продумать установку устройств, которые будут отвечать за блокировку. Что позволит постоянно иметь минимальный приток.
• Для повышения энергоэффективности, при связи вашей системы автоматики с тепловой завесой, ее включение следует останавливать при открытии входной двери. Так же это решение сократит количество включений автоматики и продлит ее срок службы.

Особенности составляющих частей автоматизированной установки

Оборудование, составляющее автоматическую систему управления вентиляционной установки, имеет отличительные особенности. Рассмотрим самые неотъемлемые из них, они называются – датчики и бывают: наружные и внутренние. Могут быть установлены внутри помещения или закрепляться снаружи (на трубы или в кабельных каналах).

Основные типы данных приспособлений:

• датчики температуры (контролируют верхний и нижний порог температуры, в заданном диапазоне);
• датчики влажности (могут быть установлены в местах с постоянной температурой и скоростью движения воздуха, в дали от прямых солнечных лучей и отапливающих систем)
• датчики давления (бывают релейные или аналоговые, измеряют значения абсолютной величины или их разности);
• датчики потока (необходимы для контроля скорости, с которой перемещается содержимое газопровода или жидкость в трубах).

Все выше перечисленное оборудование, лучше использовать известных европейских торговых марок, которые давно и успешно зарекомендовали себя на рынке (Moeller, Siemens, Schneider Electric, Legrand, General Electric и т. д). Также при выборе автоматики, обязательным условием должно быть наличие у производителя сертификата соответствия.

Качественные и надежные автоматические выключатели, и другие контролирующие приспособления – это залог вашей безопасности, а также гарантия долговечной эксплуатации всей системы обогрева и вентиляции!

Оборудование для автоматизации общеобменной вентиляции

Программируемые логические контроллеры (ПЛК)

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) выполняют функцию руководства процессом работы исполнительных механизмов, аккумулируют данные, исходящие от первичных преобразователей систем общеобменной вентиляции (датчиков). Для более продуктивной работы режима контроля вентиляционных средств здания внедряют ПЛК с систему управления общеобменной вентиляцией.

Сегодня на российском рынке есть несколько популярных марок, зарекомендовавших себя с положительной стороны:

• «Pixel» («Пиксель») - контроллер российского производства, выпускается фирмой «Segnetics» («Сигнетикс»). Отличается качеством и безопасностью, легкостью программирования. Предназначен, в первую очередь, для щитов управления стандартного типа, вмонтировать его туда не представляет затруднений. Данный ПЛК имеет возможность совмещения с модулем «Ввод-Вывод», серии MR. Контроллер обеспечен портами: RS-485 и «Ethernet» (опция). При своих характеристиках имеет достаточно адекватную цену;
• Производственное объединение «ОВЕН» выпускает контроллеры, широко применяющиеся в устройстве автоматизации вентиляций. Представлены несколькими типами модулей «Ввод-Вывод», программирование осуществляется с помощью среды комплекса «Codesys». При высоких возможностях взаимодействия, контроллеры «ОВЕН» имеют относительно не высокую цену;
• «Beckhoff» - немецкий производитель оборудования для автоматизации различного класса мощности, соответствует всем промышленным стандартам. Эти ПЛК практически универсальны, применяются во всех системах автоматизации, в вентиляционных и климатических системах.

Параметрические логические контроллеры

Это оборудование имеет простоту настройки, конфигурацию ПК не запрашивают. (Никаких сверх специфический приборов и знаний для запуска контроллера не требуется). Но, надо помнить, что подобные, паметрически контроллеры, возможно применить не повсеместно, а только для узкого списка простых задач в системе автоматизации вентиляции. Перечислим некоторые из них:

• Компания «Siemens» производит контроллеры типа Synco 200 и с Synco 700. Они предназначены непосредственно для систем вентиляции и кондиционирования. С их помощью можно координировать такие данные, как: температура, давление (его изменение), качество воздушных масс, скорость потока воздуха;
• Производственное объединение «ОВЕН» выпускает контроллер ТРМ 133 М. Его назначение – приточно-вытяжная вентиляция. Оборудование имеет часы реального времени. Интерфейса RS-485 и поддержки протокола Modbus RTU делает простым введение в систему наблюдения и мониторинга;
• Швецкая фирма «Regin» производит контроллеры Regin Corrigo. Это оборудование уникально тем, что имеет встроенный WEB-сервер. Эта система позволяет легко управлять вентиляционной установкой из любой точки мира при условии наличие сети Интернет, с помощью любого браузера.

Сервоприводы вентиляционных клапанов

Сервоприводы вентиляционных клапанов предназначены для управления приточными, вытяжными или обводными заслонками вентиляционных систем. 

Сервоприводы воздушных заслонок можно классифицировать по следующим признакам:

• Напряжение питания (230 В или 24 В переменного тока);
• Крутящий момент (от 2 до 40 Нм );
• Наличие или отсутствие возвратной пружины;
• Тип управляющего сигнала (аналоговый или дискретный);
• Наличие сигналов обратной связи (концевые выключатели конечных положений или аналоговый сигнал (0-10 v), пропорциональный уровню открытия вентиляционного клапана). 

Трехходовые клапаны с электроприводом

Трехходовые регулирующие клапана применяются в системах приточной вентиляции с водяным теплообменником (водяным калорифером, гликолевым охладителем). Регулирующие клапана обеспечивают поддержание установленной температуры в приточном воздуховоде за счет изменения теплопроизводительности радиатора вентиляционной установки. 

Основные технические характеристики регулирующих клапанов  c электроприводом для водяных калориферов:

• ДУ (диаметр условного прохода);
• Крутящий момент сервопривода трехходового клапана;
• Наличие или отсутствие возвратной пружины сервопривода;
• Тип управляющего сигнала (аналоговый или дискретный);
• Наличие сигналов обратной связи (концевые выключатели конечных положений или аналоговый сигнал (0-10 v), пропорциональный уровню открытия регулирующего клапана).

Капиллярные термостаты защиты от замерзания

Капиллярные термостаты применяются в системах приточной вентиляции для защиты от замерзания водяного калорифера. В основе работы капиллярного термостата защиты от замерзания лежит свойство газа изменять свой объем при нагреве и охлаждении. Газ, расширяясь в капилляре, оказывает давление на мембрану термостата, вследствие чего происходит срабатывание механического реле термостата. Сработка капиллярного термостата обеспечивает отключение логическим контроллером (ПЛК) приточного вентилятора, а также закрытие вентиляционных клапанов. 

Прессостат (реле перепада давления воздуха, Дифференциальный манометр)

Прессостат-прибор для измерения перепада давлений. Называется также датчиком разности давлений, дифференциальным мономером, реле перепадов воздушного давления.

В основном используются для контроля работы приточных вентиляторов и вытяжек. Также помогают предупредить засорение воздушных фильтров. Служат для контроля температуры и предотвращения перемерзания пластинчатых рекуператоров.

У прессостатов очень простой принцип работы. Воздушная масса давит на особо чувствительную мембрану устройства через специальную ПВХ трубку (соединяющую). Мембрана, в свою очередь, передает давление на контакт переключателя.

Выделяют три основные функции датчика разности давлений воздушной массы:

1. Отслеживание количества загрязнений на воздушных фильтрах.
2. Предотвращение поломок в работе вентиляционных устройств с клиноременной передачей
3. Контроль за состоянием крыльчатки вентиляторов и предупреждение её поломок.

Если система вентиляции автоматизирована, то применение прессостатов обязательно. Особенно это касается установок с электрокалориферами. При поломке вентилятора они могут привести к пожару.

Преобразователи частоты (ПЧ)

В современных и инновационных технологиях вентиляционных систем широкую популярность набирают преобразователи частоты. Они не только увеличивают функциональность установок, но и продлевают их срок службы. При подключении преобразователя частоты к вентилятору, появляется возможность контролировать напор воздуха в автоматизированных системах вентиляции. Также преобразователи частоты помогают сэкономить ресурсы. Потребление электроэнергии уменьшается до 40%. Это происходит за счёт уменьшения оборотов в ночное время суток и в выходные.

Датчики температуры

Датчики — температуры- это приборы для измерения температуры, также известные как термометры сопротивления и термопары.

Они используются преимущественно в вентиляционных системах, имеющих функцию охлаждения или нагрева. Основные функции — изменения таких температурных характеристик:

• Нагрев в проточном воздуховоде;
• Температура воздуха после прохождения водного калорифера;
• Контроль температуры помещений, снабжённых данной вентиляционной системой;
• Изменения наружного и вытяжного воздушных шаров. За это отвечает канальный датчик.

Часто датчик температуры объединён с датчиком влажности. Их используют в системах с водными калориферами. Накладные датчики температуры используют в зимнее время для отслеживания, использованного количества тепла.

Датчик комнатной температуры используют для обычных помещений, обслуживаемых вентиляторами. Их объединяют с температурным за датчиком и ЖД дисплеями.

Одним из примеров использования технологий автоматизации процессов в современных жилых помещениях является проект «Умный дом»

По своей сути, «Умный дом» - это система оборудования и элементов, совмещенного со специальным программным обеспечением, которое в совокупности способно принимать достаточно гибкие решения вопросов эффективного создания комфорта в жилом помещении.

«Умный дом» использует в себе элементы, которые способны интеллектуально самостоятельно принимать решения, основываясь на заданные по программе параметры. Такая система постоянно самостоятельно анализирует условия микроклимата внутри и снаружи помещения, и выполняет необходимую корректировку в работе устройств, поддерживающих необходимые для пользователя параметры комфорта.

Основной инженерно-технических особенностей «Умного дома» и является максимальная, практически полная автоматизация всех процессов, которые могут быть в нем использованы:

• автоматизация вентиляции помещения;
• автоматизация отопления помещения;
• автоматизация кондиционирования воздуха;
• автоматизация водоснабжения.

В процессе использования такой системы происходит комплексная и согласованная работа всех используемых систем управления и необходимых средств коммуникаций, в том числе системы вентиляции, так как вентиляция тоже является неотъемлемым фактором для поддержания необходимых условий комфорта.

Использование автоматизации в вентиляционных системах позволяет достичь важных показателей:

• Увеличение показателя энергоэффективности до 20% с минимизацией затрат за счет более точного отслеживания изменений, быстрого и плавного регулирования;
• Для изменения поставленной на выполнение задания (итоговых параметров комфорта) исключается прямое взаимодействие человека с установкой - автоматизация позволяет задавать необходимые параметры дистанционно;
• Возможность отслеживания изменений в показателях всех необходимых параметров работы системы, в том числе дистанционно;
• Скорость и оптимальность регулирования показателей микроклимата в помещениях;
• Самодиагностика, отслеживание и индикация неполадок системы, позволяющей своевременно проводить необходимый ремонт или техническое обслуживание;

Благодаря тому, что система быстро «подстраивается» под изменение условий эксплуатации, снижается вероятность достижения критических показателей эксплуатации установки — перегрева / переохлаждения рабочих элементов и сбоя в работе системы вентиляции.