Общие положения автоматического управления системами кондиционирования и вентиляции

Комфортное и технологическое кондиционирование воздуха базируется на теории тепло — и массообмена и характеризуется большой сложностью происходящих процессов. Понимание этих процессов возможно только при их количественной оценке на основе математических зависимостей. Как правило, требуется решить большое число дифференциальных уравнений, связывающих входные и выходные параметры системы. Однако даже при решении этой сложной аналитической задачи возникает немало трудностей по практической реализации систем кондиционирования воздуха. Особенно сложной является реализация и настройка устройств управления.

В теории систем управления используется большое количество специальных понятий и терминов, основные из которых изложены ниже.

Система — совокупность связанных между собой элементов, объектов или процессов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой по определенным законам.

В приведенном определении необходимо обратить внимание на слова «взаимодействие с окружающей средой». Любая система не может существовать сама по себе и всегда подвержена влиянию извне, что необходимо учитывать при ее изучении или создании.

Управление — совокупность действий, которые обеспечивают поддержание или изменение протекающих технологических процессов в соответствии с заданной программой.

Система управления — совокупность объекта управления (управляемого технологического процесса) и управляющих устройств, взаимодействие которых обеспечивает протекание процесса в соответствии с заданной программой.

Технологический процесс — последовательность операций, которые необходимо выполнить, чтобы из исходного сырья получить готовый продукт.

СКВ есть совокупность технических средств для создания и автоматического поддержания в закрытых помещениях температуры, влажности, чистоты, состава, скорости движения воздуха, которые являются благоприятными для самочувствия людей (комфортное кондиционирование) или ведения технологических процессов, работы оборудования и приборов (технологическое кондиционирование).

СКВ — типичный пример непрерывного технологического процесса. При этом сырьем является воздух и жидкостные теплоносители, а готовым продуктом — воздух с заданными параметрами.

Объект управления — техническая установка или технологическая цепочка установок, с помощью которой осуществляется технологический процесс.

Технологические параметры — физико-химические величины, которые характеризуют состояние объекта управления (например, температура, давление, частота вращения и др.).

Обычно из технологических параметров выбирают основные, наиболее полно характеризующие состояние процесса, величиной которых можно управлять с помощью специальных технических средств. Такие параметры называются регулируемыми. Их число, как правило, значительно меньше общего числа технологических параметров.

Кроме технологических параметров объекты управления характеризуются возмущающими и управляющими воздействиями.

Возмущающие воздействия (нагрузки) — факторы, изменение которых большей частью носит случайный, трудно прогнозируемый характер. К таким факторам относятся, например, температура наружного воздуха, колебания напряжения в электросети и др.

Управляющие воздействия — воздействия на объект управления, осуществляемые специальными техническими средствами или оператором с целью компенсации влияния возмущающих воздействий или изменения режимов работы объекта управления.

Система управления, в которой поддержание заданного технологического процесса выполняется без участия человека-оператора, называется системой автоматического управления (САУ).

Современные системы управления обычно создаются с несколькими ступенями (уровнями) управления. Если рассматривать системы управления кондиционированием и вентиляцией таких объектов как большие общественные здания и производственные помещения, то на первом (локальном) уровне располагаются автономные системы управления параметрами воздуха отдельных помещений или отдельными установками и устройствами. На верхнем уровне осуществляется управление параллельной работой систем локальных уровней с учетом показателей их тепловых нагрузок, контроля над работой всех систем, централизованного учета отказов в работе и др. На этом уровне для обработки большого объема информации используется вычислительная техника (контроллеры, компьютеры). Такие системы выдают информацию в форме, удобной для принятия решений (режим советчика), или непосредственно корректируют задания системам локального уровня (супервизорный режим).

Системы управления технологическими процессами, в которых управляющими устройствами являются автоматические устройства, вычислительные машины и человек, называются автоматизированными системами управления технологических процессов (АСУ ТП). В настоящее время, помимо термина АСУ, широкое распространение для обозначения подобных систем такого уровня получил термин SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — система диспетчерского управления и сбора данных).

Для любых видов объектов, вне зависимости от класса и сложности, действует единый основной принцип управления — принцип обратной связи. Сущность принципа заключается в выработке управляющих воздействий на объект на основании данных о состоянии процесса в конкретный момент времени и их сравнении с заданными параметрами.

САУ можно разделить на замкнутые и разомкнутые (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Классификация систем автоматического управления

Замкнутые САУ — совокупность управляющих устройств и объекта управления (канала управления), образующих технически замкнутую цепь. К замкнутым автоматическим системам относятся автоматические системы регулирования параметрами процессов.

К разомкнутым системам относятся: автоматическое измерение технологических параметров, дистанционное и программное управление режимами работы, а также система автоматической блокировки и защиты оборудования в аварийных ситуациях. Это не означает, что в данных системах не соблюдается принцип обратной связи. Он реализуется в скрытом виде по предварительно заданной исходной информации, или непосредственно оператором.

Система автоматического регулирования (САР) — разновидность САУ, в которой управляющее воздействие на объект вырабатывается автоматически в результате сравнения действительного значения управляемой величины y(t) с заданным значением 7зад в замкнутой системе: объект — автоматическое регулирующее устройство — объект.

САР определяется как система автоматического управления, в которой заданные показатели в статических и динамических режимах достигаются посредством оптимизации замкнутых контуров регулирования [1].

Posted in Автоматика кондиционеров