CC BY
83А.Н. Алексейчук, С.Н. Конюшок // Кибернетика и системный анализ. - 2014. - Т. 50, № 6. - С. 3-14.
5. Wang, P. Conversion algorithm for MPRM expansion [Текст] / P.Wang, Z.Wang, R.Xu, Z.Jiang, D.Wang // Journal of Semiconductor, Institute of Circuits and Systems, Ningbo University, Ningbo, China. - 2014. - Vol. 35, No.3. - PP. 150-155.
6. He, Z. A power and area optimization approach of mixed polarity Reed-Muller expression for incompletely specified Boolean functions [Текст] / Z. He, L. Xiao, L. Ruan // Journal of computer science and technology. - 2017. - Vol.32, No.2. - PP. 297 - 311. doi: 10.1007/s11390-017-1723-1.
7. Panasko, E.N., Burmistrov, S.V. Conception of the optimal form of the logical functions presentation and problems of its implementation/Radioelectronic and computer systems (Радюелектронш i комп'ютерш системи). - 2018. - №1. - С.32 -39.
8. Kochkarev,Y.A. Ortogonal forms of presentation of boolean functions in device blocks [Текст] / Y.A. Kochkarev, I.I. Osipenkova, E.N. Panasko// Датчики, приборы и системы ДПС - 2009: материалы международной научно-технической конференции . - Ялта. - 2009. - С.39-42.
9. Панаско, О.М. Дослщження ефективносп ортогонально! форми представления лопчних фун-кцш [Текст] / О.М.Панаско // Вюник Черкаського державного технолопчного ушверситету. - Вип. 4. - Сергя «Комп'ютерш мереж! i компоненти, прила-добудування». - Черкаси: ЧДТУ, 2013. - № 4. - С. 7 - 13.
10. Панаско, О.М. Пошук однакових фрагмен-пв при мiнiмiзацii лопчних функцш в ортогональ-нш реалiзацii' [Текст] / О.М.Панаско // Радюелектронш i комп'ютерш системи. - Харшв: НАУ «ХА1», 2014. - № 1. - С. 105 - 111.
Teplyakov A.A.
student of 1 course of Aerospace Institute, Orenburg State University
Тепляков А. А.
студент 1 курса Аэрокосмического Института, Оренбургский государственный университет
AUTOMATION AND DISPATCHING OF VENTILATION SYSTEMS АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
Summary: Theoretical and practical aspects of development and implementation of an automated ventilation control system using the industrial network Modbus.
Key words: automation, microcontrollers, telecommunications, ventilation control.
Аннотация: Исследованы теоретические и практические аспекты разработки и внедрения автоматизированной системы управления вентиляцией с использованием промышленной сети Modbus.
Ключевые слова: автоматика, микроконтроллеры, телекоммуникации, управление вентиляцией.
Постановка проблемы. Система вентиляции является важной инженерной системой жизнеобеспечения здания. В связи с удорожанием оборудования и монтажных работ по системе вентиляции возникает вопрос целесообразности и эффективности использования автоматизированного управления системами вентиляции зданий.
Анализ последних исследований и публикаций. Обзор публикаций по данной теме позволяет сказать, что данная тема актуальна на сегодняшний день. Автоматизация и диспетчеризация зданий должна максимально минимизировать «человеческий фактор» и обеспечить контроль над автономно работающим оборудованием, объединив его в единый инженерный комплекс. [2]
Сегодня в нашей стране проводится масштабная работа по сокращению расходов всех видов энергоресурсов, а постоянный рост цен требует поиска эффективных методов экономии. [5]
Цель статьи. Исследование теоретических и практических аспектов разработки и внедрения ав-
томатизированнои системы управления вентиляцией с использованием промышленной сети Modbus.
Изложение основного материала. Сегодня производители систем автоматического управления (САУ) вентиляцией применяют ПЛК и промышленные сети для объединения нескольких систем и диспетчеризации. АСУ вентиляцией обеспечивает необходимый воздухообмен и контроль температуры подаваемого воздуха для комфортной работы персонала.
Основные функции данной системы:
- управления исполнительными механизмами;
- звуковое оповещение при возникновении аварийной ситуации;
- связь систем по сети;
- возможность изменения настроек климата;
- визуализация работы системы на экране диспетчера.
Рисунок 1 - Приточная система с водяным нагревом и фреоновым охлаждением с использованием
контроллера ТРМ1033-04-00
Таблица 1 - Назначение основных входов/выходов контроллера ТРМ1033-04-00
Обозначение на схеме Тн Тпр Тпом Р1
Р2
Назначение Тип сигнала
Измерение температуры наружного воздуха А1
Измерение температуры приточного воздуха А1
Температура помещения А1
Вход датчика засорения воздушного фильтра Б1 Вход датчика падения давления на приточном вен- ^ тиляторе
Состав одной установки:
- приточный и вытяжной вентилятор;
- частотные преобразователи двигателей вентиляторов;
- приводы клапанов байпаса, притока и вытяжки;
- аварийные термостаты;
- датчики температуры.
Система предусматривается два режима работы, автоматически включающихся по показаниям температурного датчика наружного воздуха. В теплый период - температурный режим регулируется за счет отключения нагревателя и циркуляционного насоса, в холодный - за счет отключения охлаждения. Управление установками осуществляется интерфейсным модулем.[3]
Интерфейсные модули позволяют децентрализовать управление задачами, осуществляют полный и независимый контроль над процессами. Модули могут использоваться как автономные процессоры. В плане соединить интерфейсные модули по сети Modbus с ведущим контроллером ОВЕН ПЛК323. Ведущий контроллер должен быть соединен с компьютером диспетчера по сети Ethernet, на данном компьютере, при помощи SCADA-системы, организуется рабочее место диспетчера.
Modbus - открытый протокол последовательной связи, разработанный в 1979 году для использования с ПЛК. Он является самым распространенным протоколом во всей промышленной автоматизации. Modbus - представляет собой простое и понятное в использовании устройство со стандартной последовательной связью. В Modbus каждое устройство обращается к сети как набор бит и регистров. С помощью сжатого набора команд, мастер
считывает и записывает регистры и биты. Коммуникация движется только в одном направлении за раз.
Одной из причин популярности протокола является - его краткая реализация.
Преобразователь протоколов широко используется по следующим причинам:
- Modbus попадает в широкий диапазон типов устройств любого поставщика оборудования из-за того, что он является протоколом с открытым исходным кодом;
- Облегчение процедуры развертывания, за счет использования простой структуры сообщений;
- поддержка Ethernet-соединений;
- использование последовательных соединений двух типов: RS-232 и RS-485.
Протокол Modbus не является частью физического уровня в сети. Связь передается над физическими уровнями, что дает возможность использовать ее во многих различных типах сетей, поэтому данный протокол можно отнести к протоколам прикладного характера.
Протокол Modbus представляет собой общий способ сбора данных из различных источников для просмотра , архивирования и устранения неполадок с центрального удаленного места.
Существующие варианты протокола, проходящие через последовательные соединения:
- протокол Modbus RTU. В данном формате передача данных всегда сопровождается циклической контрольной суммой избыточности, которая используется для обнаружения проблем передачи;
- протокол Modbus ASCII является менее защищенным протоколом. Поскольку он менее эф-
фективен, чем Modbus RTU, операторы должны использовать ASCII только для передачи данных на устройства, которые не поддерживают формат RTU. ASCII также может быть полезным, если сообщение RTU не может быть правильно применено.
В протоколе Modbus RTU связь осуществляется между централизованным ведущим оборудованием и 247 подключенными электронными устройствами в одной сети. Данная конструкция часто называется протоколом «ведущий/ведомый», из-за того, что система «ведущий» запрашивает информацию у подключенных «ведомых» устройств, которые отправляют информацию «ведущему» только в ответ на эти запросы. «Ведомые» устройства не работают автономно. «Ведущее» устройство также может записывать информацию на подчиненные устройства, но не наоборот.
Во время передачи «ведомым» устройством сообщения через Modbus, оно формирует в сообщении уникальный идентификатор адреса (число от 1 до 247), позволяющее «ведущему» устройству определять, какое конкретное устройство отвечает запрошенной информации.
Всем устройствам, предназначенным для связи с использованием Modbus, присваивается уникальный адрес. В последовательных сетях только узел, назначенный «ведущим», может инициировать ко-
манду. В Ethernet любое устройство может отправлять команду Modbus, хотя обычно это делает только одно «ведущее». Все команды включают информацию контрольной суммы, чтобы позволить получателю обнаруживать ошибки передачи. Базовые команды Modbus указывают RTU на изменение значения в одном из своих регистров, управление или чтение порта ввода-вывода, команду устройству отправить обратно одно или несколько значений, содержащихся в его регистрах.
Рабочее место диспетчера должно включать в себя набор мнемосхем, через которые диспетчер может управлять установкой и наблюдать за параметрами системы в дистанционном режиме, корректировать установки температуры, обрабатывать аварийные сообщения.[4]
При необходимости использования диспетчером нескольких станций, необходимо включать в схему системы сервер. В этом случае, клиенты считывают необходимую информацию с сервера по сети Ethernet, что дает возможность осуществлять параллельную работу нескольким диспетчерам с одной и той же установкой. К каждому интерфейсному модулю подключается панель оператора, позволяющая управлять отдельной установкой со щита управления. Структурная схема сети, описываемой САУ, изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Структурная схема сети
Для разработки автоматизированной системы управления вентиляцией с использованием промышленной сети Modbus, также планируется использование контроллера ОВЕН ТРМ1033.
Рисунок 3 - Функциональная схема контроллер для управления приточными системами вентиляции
ТРМ1033
ТРМ1033 - это специализированный контроллер с готовыми алгоритмами для автоматизации приточной вентиляции. Контроллер позволяет управлять стандартными узлами вентиляции для достижения максимально комфортной температуры приточного воздуха для помещений:
- приточная вентиляция с водяным калорифером нагрева;
- приточная вентиляция с электрическим нагревом. (до 3-х ступеней);
- приточная вентиляция с водяным нагревом и водяным охлаждением;
- приточная вентиляция с водяным нагревом и фреоновым охлаждением;
- приточная вентиляция с электрическим нагревом и фреоновым охлаждением.
Функциональные возможности регулятора ТРМ1033
- поддержание температуры приточного воздуха;
- защита технологического оборудования: водяного и электрического калорифера, насоса контура водяного калорифера, компрессорно-конденсаторного блока;
- контроль обратной воды;
- обогрев воздушного клапана с помощью ТЭНа или периметрального кабеля;
- контроль по перепаду давления на вентиляторе;
- работа с датчиками РШ0, РШ00, №1000, МТСЮ^
- контроль засоренности фильтра;
- управление насосом в контуре водяного калорифера;
- работа по протоколу Modbus, через интерфейс RS-485.
Особенности работы
- мягкий пуск;
- предотвращает резкое закрытие регулирующего клапана по воде после прогрева с целью защиты теплообменника от замерзания;
- каскадное регулирование температуры приточного воздуха;
- для достижения максимально комфортной температуры помещения применяется каскадное регулирование. Температура приточного воздуха корректируется по требуемому значению температуры в помещении;
- тестовый режим работы;
- режим работы позволяет проверить работоспособность отдельных узлов управления вентиляционной установки в ручном режиме с панели контроллера;
- журнал аварий с квитированием по времени;
- контроллер фиксирует все аварийные ситуации, возникающие в процессе работы. Помимо текущих аварий, дополнительно аварии архивируются с записью о квитировании. Объем архива рассчитан на 24 записи;
- недельный таймер работы;
- контроллер может в автоматическом режиме управлять отключением или запуском вентиляционной установки по дням недели;
- режим работы Зима/Лето;
- изменение сезона осуществляется в автоматическом режиме, тем самым определяется, какой режим работы требуется: Зима (отключение охлаждения) / Лето (отключение нагревателя и циркуляционного насоса).
Программирование контроллеров и интерфейсных модулей осуществляется в среде CODESYS у3.5, соответствующей стандарту МЭК 61131.
Выводы и предложения. В статье рассмотрены теоретические и практические аспекты разработки и внедрения автоматизированной системы управления вентиляцией с использованием промышленной сети Modbus.
Сегодня стоит задача повышения степени автоматизации и качества управления вентиляцией в производственном помещении. Решение данной задачи заключается в формировании и внедрении интеллектуальной системы управления, которая обеспечит полный и непрерывный контроль параметров микроклимата помещения, что позволит также снизить потребление энергии на эксплуатацию системы вентиляции.[1]
Список литературы:
1. Тепляков А. А. Автоматизация вентиляции в производственном помещении / А. А. Тепляков, В. Н. Шерстобитова // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции: сборник научных трудов конференции - Оренбургский государственный университет. - 2017. С. 532535.
2. Дворцов П. А. Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем / П. А. Дворцов, И. Н. Комаров, Д. Р. Вафина, С. В. Уразайкин // Молодой ученый. — 2016. — №27. — С. 61-64.
3. Власенко О. М. Обогрев вентиляцией при автоматизации производственных зданий легкой промышленности / О. М. Власенко, А. С. Сорокин, С. Х. Абдулаев // Дизайн и технологии: сборник научных трудов - Москва: Экономическое образование, 2015. № 50 (92). - С. 70-77. - ISSN: 2076-4693
4. Сайфутдинов А. Р. Автоматизация и интеллектуальное управление системами вентиляции: научная статья / А. Р. Сайфутдинов, А. Б. Костуга-нов, А. С. Прилепский // Механизация и автоматизация строительства: сборник научных трудов - Самара, 2016. - С. 66-69.
5. Горшков А. С. Технология и организация строительства здания с нулевым потреблением энергии / А. С. Горшков, Д. В. Дерунов, В. В. Зав-городний // Строительство уникальных зданий и сооружений. № 3 (8). 2013. С. 12- 23.
