Современные системы автоматического управления (САУ) в качестве средств управления используют, как правило, электронные цифровые устройства — управляющие контроллеры, выполненные на базе микропроцессоров (МК). Управляющие контроллеры позволяют комплексно решать следующие функции управления и регулирования:

❏ предикативное адаптивное управление заблаговременным пуском и остановкой системы, с целью обеспечения вывода регулируемых параметров на заданный уровень точно к моменту начала работы системы в соответствии с расписанием и экономии энергоресурсов;

❏ точное поддержание регулируемых параметров на заданном уровне с помощью самонастраивающихся программных пропорциональноинтегральных регуляторов;

❏ контроль работоспособности элементов системы без использования специальных датчиков (по косвенным признакам) и интеллектуальная защита от повреждения, с фильтрацией ложных срабатываний и сохранением (по возможности) работоспособности системы в неполнофункциональном режиме;

❏ контроль исправности подключенных датчиков, с сохранением, в случае неисправности датчика, работоспособности системы путём перехода на запасной алгоритм регулирования параметра по косвенным признакам;

❏ объединение контроллеров в единые сети управления инженерным оборудованием, с целью обеспечения централизованного (удаленного) мониторинга и управления, а также выполнения распределённых (по нескольким контроллерам) задач управления.

При использовании МК в большинстве случаев исключается необходимость применения таких элементов автоматики, как логические блоки на основе реле, аналоговые вычислительные и преобразовательные устройства, переключатели, счетчики, таймеры, индикаторы, измерительные приборы и т.п.

Это в свою очередь позволяет:

❏ оптимизировать управление элементами системы и, соответственно, экономичность, за счёт применения более сложных управляющих алгоритмов;

❏ повысить точность поддержания регулируемых параметров и надежность работы системы;

❏ уменьшить габариты и потребляемую мощность средств управления;

❏ упростить монтаж и сократить сроки его выполнения;

❏ облегчить диагностику, упростить наладку и эксплуатацию системы.

Указанная тенденция характерна и для автоматизации систем кондиционирования и вентиляции (СКВ). Здесь, кроме традиционных и наиболее распространенных средств САУ — датчиков-реле, термостатов, аналоговых одно- и многоканальных регуляторов, все большее применение находят МК.

Иерархия микропроцессорных контроллеров (МК) в системах автоматизации СКВ показана на рис. 1 .

Сетевые и межсетевые контроллеры являются специализированными МК и используются главным образом на уровне АСУ. Доля таких контроллеров, как в количественном, так и в объемном выражении пока не велика.

У сетевых контроллеров нет входных устройств (например, для подачи сигнала от сенсора) или выходных устройств (например, для подачи сигнала на клапан). Они снабжены только устройствами подсоединения к сети и размещаются в объединенной или в магистральной сети и намного реже в локальной сети.

Межсетевые контроллеры («маршрутизаторы») служат для внутреннего соединения и обмена сообщениями между отдельно взятыми сетями, и соединяется с другими контроллерами локальной сети или интеллектуальными (оснащенными микропроцессорами) датчиками, или исполнительными механизмами.

МК автономных СКВ предназначены для управления руфтопами, чиллерами, многозональными кондиционерами или воздухообрабатывающими агрегатами полностью заводской поставки. Они могут работать автономно (без подсоединения в сеть) или быть подсоединенными в сеть с другими контроллерами в различных частях здания.

Такие МК, как правило, поставляются уже смонтированными в технологическое оборудование. Поэтому, основными контроллерами, представленными на украинском рынке, являются системные и зональные МК. Это связано, во-первых, с наличием большого количества модульных систем вентиляции и центральных кондиционеров, как по ассортименту, так и по стоимости. С другой стороны, многие компании инсталляторы таких систем сами комплектуют системы автоматики от максимально простых до SCADA-систем [1].

Поэтому эти два вида МК (системные и зональные) представляют наибольший интерес и более подробно рассмотрены ниже.

При этом в настоящий обзор включены не общепромышленные МК, а контроллеры фирм, специализирующих на выпуске средств автоматики для СКВ. Это широко известные зарубежные фирмы ( Carel, Regin, TAC, Siemens, Honeywell и др.), а также отечественная фирма «РАУТ-Автоматик» .

Зональные МК обычно устанавливаются на простые системы управления прямоточной вентиляцией, отдельные модули более сложных систем, комнатные вентиляторные доводчики (фанкойлы), и обслуживают только одну зону. Принято считать, что зональные МК имеют меньше чем 8 входов и 8 выходов, хотя такое деление — условно. Более правильным на наш взгляд будет отнесение к зональным контроллеров, имеющих число аналоговых (или ШИМ) выходов не превышающее трех и обеспечивающих качественное регулирование за счет возможности реализации ПИ или ПИД-законов.

В табл. 1 приведены технические характеристики наиболее известных зональных микропроцессорных контроллеров. Все представленные модели МК кроме контроллера Regio Maxi ( Regin ), являются жестко запрограммированными. В этих контроллерах стандартные функции управления заложены (запрограммированы) изготовителем с жесткой привязкой к технологической схеме обработки воздуха.

Контроллер Regio Maxi является свободно программируемым зональным контроллером.

Конфигурация таких контроллеров в части активизации предусмотренных функций управления или настройки параметров регулирования осуществляется с помощью встроенной панели управления со светодиодным (обычно цифровым), либо ЖК (обычно алфавитно-цифровым) дисплеем, а контроллер Regio Midi ( Regin ) конфигурируется с помощью компьютера подключенного по RS-485 интерфейсу.

Что касается конфигурирования жестко программируемых контроллеров в части их привязки к технологической схеме обработки воздуха, то здесь возможны следующие варианты:

❏ работа контроллера только по одной технологической схеме (например, Аркон-2 ( «РАУТ-автоматик» ));

❏ «монтажная» конфигурация — изменение схем подсоединений для различных технологических схем (например, Аэроклим 4-av ( «РАУТ-автоматик» ), Optigo ( Regin ), рис. 2 );

❏ расширенная модификация марки контроллера (например, R7426 А, В, С ( Honeywell ), Regio C , CF , CT ( Regin )).

Конструктивно контроллеры могут быть выполнены ( рис. 3 ) в приборном исполнении (для отдельного монтажа, или монтажа на двери шкафа автоматики), а также для установки на DIN-рейку внутри шкафа.

По оптимальному соотношению «цена-качество» среди представленных зональных МК следует выделить Аэроклим 4-av ( «РАУТ-Автоматик» ) и ТРМ133 ( «ОВЕН» ).

Они позволяют реализовать двухконтурное управление (нагрев-охлаждение) прямоточных вентиляционных

систем, имеют русскоязычное меню и адаптивную настройку ПИД-регуляторов. К недостаткам этих контроллеров следует отнести возможность работы только с термопарами и низкоомными термосопротивлениями и отсутствие интерфейса ( Аэроклим 4-av ) для интеграции в системы более высокого уровня.

Также интересно новое предложение от Regin — новая линейка контроллеров Optigo — которое при небольшой стоимости позволяет реализовать двуконтурное управление системами вентиляции.

Контроллеры обладают графически-символьным дисплеем, и используют датчики PT1000.

И наконец, следует выделить линейку контроллеров Regio , имеющих приборное исполнение и современный дизайн.

Системные контроллеры обладают более широкими возможностями (по количеству входов-выходов, производительности процессора, объему памяти и т.п.) и реализуют сложные системы автоматики от центральных кондиционеров до систем управления климатом всего здания.

Cистемные контроллеры более многообразны как по возможности реализации алгоритмов управления СКВ, так и по конструктивному исполнению.

Технические характеристики системных, жестко программируемых микропроцессорных контроллеров представлены в табл. 2 .

Приведенные типы МК могут быть адаптированы к требуемому виду СКВ путем «монтажного» ( КЛИМАВЕН 4-av ) или модификационного ( ТАС 2000, Corrigo E ) методов конфигурирования, описанных выше.

Контроллер КА-ДЕТ 4-av конфигурируется при помощи специального конфигуратора блоков, а при необходимости предприятие-изготовитель ( «РАУТ-Автоматик» ) может под заказ сконфигурировать управление любыми другими нестандартными системами. Контроллер имеет также интерфейс RS-485 (протоколы BACnet , MOD Bus или «ЮНИВЕРС») для подключения к системе диспетчеризации.