Авторы Гордиенко А.С., к.т.н., Сидельник А.Б., инж., Цибульник А.А., инж. ООО «ИВИК»

Следующей разновидностью системных контроллеров являются программно конфигурируемые контроллеры ( табл. 3 ).

Принципиальное отличие программно конфигурируемых контроллеров от свободно программируемых (последние будут рассмотрены чуть ниже) заключается в том, что программа для конфигурации уже имеет в своей библиотеке готовые алгоритмы управления для типовых, часто встречающихся в инженерной практике систем. Таким образом, задача инженера значительно упрощается и максимально автоматизируется.

Одним из первых представителей контроллеров такого типа является ECL Comfort 300 (Danfoss) . В этом контроллере ( рис. 4 ) программы управления конкретными устройствами записываются заводом-изготовителем на специальном носителе (чип-карте).

Функционирует МК только при введении в него чип-карты. Существует набор стандартных чип-карт, которые позволяют автоматизировать различные конфигурации вентиляционных систем и систем отопления. Аналогичный метод конфигурирования используется в контроллере ОК3.03 фирмы «БiК» (Украина) .

В контроллерах SC-9100 (JOHNSON CONTROLS ) и UCS -10, 20, 30 ( UM Control Sistem ) , кроме возможности ручной конфигурации для определённой системы, можно воспользоваться библиотекой копий, содержащей конфигурации для стандартных систем в памяти контроллера. Достаточно набрать код нужной копии и контроллер будет готов к работе по выбранной технологической схеме.

Одной из самых последних разработок в этой группе контроллеров являются контроллер Panther ( рис. 5 ) линейки CentraLine , показанные компанией Honeywell на выставке SHK-200 . Контроллеры поставляются с чистой памятью и с помощью специального программного обеспечения ( ПО Coach ) можно создать конфигурацию на необходимое применение и загрузить ее в контроллер. Проектировщику предлагается выбрать желаемое применение и отметить элементы, которые планируется в ней использовать. При этом в списке выбора фигурируют только актуальные для выбранного применения устройства, а элементы, которые для такой системы не предназначены — удаляются. Одновременно программа проставляет оптимальные значения параметров работы для компонентов системы, которые при необходимости можно изменить в ручном режиме.

Интерфейс программы интуитивно понятен т.к. выполнен на базе операционной системы MS Windows . Кроме того, по создаваемому проекту ПО Coach автоматически может генерировать обширную документацию на русском языке, которая включает в себя схему системы, таблицу подключения проводов, последовательность запуска, списки параметров, функциональные описания и другие разделы, подготовка которых обычно занимает у специалистов значительное количество времени. Система полностью русифицирована, дисплеи контроллеров поддерживают кириллический алфавит.

Аналогичный способ конфигурации имеет и контроллер ЕН-105 фирмы OUMAN (Финляндия) . Контроллер представляет собой моноблок со встроенным ЖК-дисплеем ( рис. 6 ), с возможностью установки как на передней панели щита автоматики, так и внутри последнего. Встроенная за дополнительную плату функция GSM позволяет управлять системой кондиционирования и вентиляции с мобильных телефонов.

Чрезвычайно гибким из всех программно конфигурируемых контроллеров является Corrigo E (Regin) , заложенная в него программа позволяет управлять до 90% из всевозможных приточно-вытяжных систем (одних только аварий контролер может отслеживать 47 шт., плюс около 250 параметров для настройки). Легко настраивается с помощью бесплатной программы E-Tool, поддерживает кириллицу, имеет встроенный RS-485 порт, и может быть легко встроен в сеть. Опционально доступны Lon и TCP/IP протоколы.

Наибольшие возможности по реализации требуемых функций управления и удобного сервиса при эксплуатации обеспечивают свободно программируемые контроллеры ( табл. 4 ).

Такие контроллеры могут работать только в составе программно-аппаратных комплексов, включающих:

❏ непосредственно контроллеры с сопутствующим оборудованием («Хард»), часть памяти которых выполнена на основе электрически перепрограммируемого запоминающего устройства, с доступом через последовательный порт для программирования;

❏ программного обеспечения («Софт»), предоставляющего среду разработки управляющих алгоритмов в виде мнемосхем, содержащих функциональные блоки различной сложности, соединённые линиями функциональных связей.

Принцип программирования таких контроллеров схематически показан на рис. 7 на примере МК серии MN и ПО VisiSat фирмы Satchwell (Великобритания) .

Данный подход позволяет квалифицированному инженеру-технологу, специализирующемуся на конкретных типах управляемых систем (например, системах вентиляции) и не знакомому с какими-либо языками программирования, создавать собственноручно требуемые алгоритмы управления оборудованием без инженера-программиста. Среда разработки автоматически переводит созданный в графическом виде алгоритм в язык машинных кодов, специфичный для конкретного контроллера, и осуществляет загрузку готового исполняемого кода в контроллер.

Кроме того, большинство представленных программно-аппаратных комплексов позволяют получить дополнительные преимущества при создании и эксплуатации систем управления. Это относится как к части «Хард» (дополнительные опции за отдельную плату — см. например, рис. 8 ), так и к части «Софт».

В части программного обеспечения это:

❏ программная симуляция работы созданного алгоритма, с целью проверки правильности функционирования и выявления ошибок, без подключения к контроллеру;

❏ определение групп параметров, доступных пользователям под разными паролями, размещение их в иерархии меню панели управления и др.

Ряд производителей контроллеров поставляют ПО бесплатно, другие распространяют его только через сертифицированных партнеров. Вообще, сравнительный анализ программно-аппаратных комплексов только по каталожным данным затруднен и может быть выполнен только с учетом отзывов проектировщиков, наладчиков и сервисных специалистов, которые отсутствуют. Поэтому, из приведенных выделим только контроллер SMH-2010C фирмы Segnetics (Россия) , который заинтересует многих низким ценовым диапазоном.

SMH 2010 С — это компактный, быстродействующий программируемый контроллер ( рис. 9 ), предназначенный для операций управления в системах, требующих от 10 до 128 входов/выходов. Панельное исполнение контроллера позволяет использовать его одновременно и, как операторскую панель, устанавливаемую снаружи электротехнических шкафов, в соответствующие отверстия.

Программное ядро, установленное на контроллере, позволяет при помощи специального инструментального пакета SmLogix , работающего под MS Windows , создавать пользовательские программы управления для контроллера на языке функциональных блоков.

Как видим, ассортимент микропроцессорных контроллеров и по типу, и по фирмам производителям достаточно обширен. Какой же контроллер больше всего подходит для создаваемой или реконструируемой

СКВ, какие основные критерии при его выборе?

Эти вопросы обычно стоят не перед конечным потребителем — заказчиком СКВ, а перед фирмой, которая проектирует, монтирует и производит наладку СКВ. Потребителя же СКВ интересует только ее надежное функционирование при минимальной стоимости. В идеале фирмы-инсталляторы микропроцессорных контроллеров должны производить выбор последних в такой последовательности критериев:

❏ обеспечение функциональных характеристик системы в соответствии с требованиями нормативных документов по вентиляции, кондиционированию и автоматизации [2, 3];

❏ беспечение, не противоречащих первому критерию, особых требований заказчика;

❏ возможность реализации оптимальных программ управления и законов регулирования в части точности и экономичности работы;

❏ предполагаемое (планируемое) расширение системы и (или) интеграция ее в централизованные системы управления микроклиматом или инженерным оборудованием всего здания;

❏ стоимость системы с учетом выбранного микропроцессорного контроллера и оценки эксплуатационных расходов;

❏ удобства эксплуатации, исходя из возможностей сервисной службы заказчика или предполагаемой фирмы сервисного обслуживания.

На практике фирмы-инсталляторы МК не придерживаются такой последовательности. Для них, большей частью, определяющими критериями являются стоимость контроллера и обеспечение функциональных характеристик системы в минимальном объеме при максимальной простоте настройки и обслуживания. Это вызвано двумя обстоятельствами: стремлением получения максимальной прибыли при минимальных затратах и недостатком квалифицированных специалистов по автоматике. На втором обстоятельстве следует остановиться более подробно. Дело в том, что кроме правильного выбора контроллера при проектировании системы необходимо последовательное выполнение таких этапов как:

❏ разработка алгоритма управления с учетом особенностей объекта и программирование или конфигурирование выбранного контроллера;

❏ монтаж средств управления (включая контроллер) на объекте;

❏ наладка системы автоматики на действующей СКВ.

И если для этапов монтажа и наладки простых зональных контроллеров достаточно наличия квалифицированных рабочих по монтажу и наладке КИПиА,* то все эти этапы при применении системных контроллеров требует привлечения инженернотехнического персонала по специальности «Автоматизация технологических процессов» со знанием технологии обработки воздуха или имеющего практический опыт работы с СКВ. Таких специалистов готовит только Одесская академия холода, а выпускники строительных академий и университетов по специализации «Автоматизированные системы управления в строительстве» большей частью лучше ориентируются в АСУ, чем в САУ. Отсюда и дефицит указанных специалистов.

Поэтому, мелкие фирмы по внедрению модульных систем вентиляции используют для автоматизации простые и дешевые контроллеры, или выполняют ее на базе одноканальных регуляторов, термостатов, таймеров и т.п. Крупные фирмы-инсталляторы средств автоматики в СКВ, особенно занимающиеся внедрением не только САУ, но и АСУ, обычно используют МК только одной, определенной торговой марки. Это облегчает расширение смонтированных систем в будущем, упрощает сервисное обслуживание парка систем управления, обеспечивает получение постоянных значительных скидок и информационной поддержки со стороны дистрибутора или производителя. Кроме того, переход на новую марку МК связан с необходимостью освоения нового ПО и особенностей работы контроллера, что требует определенного времени.

Поэтому, успешное продвижение на рынок новой марки или типа микропроцессорного контроллера затруднено. Принципиальные решения такого МК должны обеспечить его многофункциональность, низкую стоимость, простоту установки и настройки без привлечения высококвалифицированного специалиста по КИПиА, а также надежность работы.

В настоящее время специалисты ООО «ИВИК» разработали принципиальные технические решения микропроцессорного контроллера, способного управлять большинством приточно-вытяжных систем. Контроллер легко настраивается на конкретную конфигурацию путем переключения DIP-переключателей установленных на плате контроллера, что исключает применение специализированного программного обеспечения, или применения различных контроллеров для различных конфигураций приточно-вытяжных систем.

Конструктивно контроллер представляет собой устройство, монтируемое в шкаф управления на DIN-рейку. Контроллер может работать автономно, с операторской панелью (специальной и поставляемой отдельно) или в составе АСУ зданием, для чего контроллер оборудован интерфейсом RS485 с поддержкой протокола ModBus.

В заключении необходимо обратить внимание на такой важный этап, как наладка системы управления и в первую очередь замкнутых контуров регулирования. Как показали исследования, выполненные фирмой Honeywell [4], 63% контуров регулирования из 100 000 проверенных оценены как не налаженные или условно допустимые для работы. Проблема заключается в том, что один плохо настроенный контур регулирования может неблагоприятно сказаться на других контурах регулирования и на работе всей системы управления в целом. В результате теряются качественные показатели работы климатической системы и снижается энергоэффективность, что может свести на нет все преимущества применения микропроцессорных контроллеров в системах автоматического управления. ■

Литература

1. Бондарь Е.С. и др. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха // К.: «Аванпост-Прим». — 2005.

2. СНиП 3.05.07-85. Системы автоматизации.

3. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

4. Miller R. Some Process Plants Are Out of Control // Control. — Dec., 2000.