управление вентиляцией

SmartHVAC от Schneider Electric: управление вентиляцией становится проще и доступней

Опубликовано в номере:
PDF версия
В 2014 г. компания Schneider Electric представила типовые шкафы автоматизации систем приточно-вытяжной вентиляции SmartHVAC. Данное решение является, по сути, уникальным явлением для компании, как с точки зрения организационного подхода (весь цикл производства осуществляется на территории России), так и с точки зрения инновационных находок, интегрированных в каждое изделие. В статье подробно описаны те элементы и технические решения, которые легли в основу данной линейки.
MachineStruxure

Рис. 1. Основные составляющие концепции MachineStruxure

Одним из приоритетных направлений развития Schneider Electric является рынок автоматизации, в том числе локальной. Данное направление именуется как концепция MachineStruxure — комплексный подход к созданию систем управления. В рамках данного направления специалистами компании была разработана и выпущена широкая линейка оборудования, включающего в себя различные модификации логических контроллеров и устройств управления движением. Продукция Schneider Electric для машиностроения ориентирована на семь ключевых применений: упаковочное оборудование, вентиляционное, подъемно-транспортное, насосное оборудование, оборудование для добывающей промышленности, обработки материалов и текстильной промышленности (рис. 1).

Стараясь минимизировать время подготовки и запуска систем управления партнерами, компания Schneider Electric использовала опыт собственных 340 экспертов по всему миру для создания пакета предустановленных, проверенных на работоспособность и готовых к использованию проектов с функциональной привязкой к наиболее востребованным направлениям автоматизации. Именуются данные шаблоны — Tested Validated Documented Architectures («протестированные подтвержденные документированные архитектуры», TVDA). Среди них представлены архитектуры общего управления оборудованием и специализированные, под определенные решения. Эти проекты могут быть оптимизированы и использованы в качестве базовых либо применяться для создания индивидуальных решений. Каждый из них сопровождается инструкцией по эксплуатации, функциональными схемами, программной частью (ПО) и специализированным графическим интерфейсом.

Рынок систем центрального кондиционирования — одно из перспективных направлений развития в рамках инициативы MachineStruxure. В связи с этим, в 2012 г. был налажен выпуск ряда линеек специализированного оборудования: контроллер Modicon 168, преобразователь частоты Altivar 212 и другое оборудование КИПиА. Благодаря их выдающимся характеристикам компания Schneider Electric уже в первый год продвижения смогла заявить о себе как о серьезном игроке на рынке HVAC&R-систем и добиться признания весьма требовательных целевых потребителей (рис. 2).

линейки оборудования для рынка HVAC&R

Рис. 2. Специальзированные линейки оборудования для рынка HVAC&R

За локальным успехом пришли достижения и в части комплексной автоматизации систем управления вентиляцией промышленных предприятий. Будучи новичком в этой области, Schneider Electric, тем не менее, смогла реализовать ряд выделяющихся и значимых в масштабах страны проектов. Более того, опыт, полученный за этот промежуток времени, и собственные наработанные TVDA программные решения позволили специалистам Schneider Electric в 2014 г. запустить серийное производство комплектных шкафов для автоматизации систем вентиляции — SmartHVAC (рис. 3).

Инновационные шкафы управления вентиляцией SmartHVAC представляют собой полностью комплектное, протестированное и готовое к эксплуатации изделие со встроенным специализированным ПО, учитывающим все требуемые технологические особенности.

Основная цель, преследуемая при разработке данного продукта, — создать комплектное, многофункциональное и доступное решение, способное в рамках одного предложения решить до 95% всех задач по автоматизации приточно-вытяжных систем и гарантировать при этом минимальную сложность пусконаладки, сравнимую с процедурой запуска преобразователя частоты.

Обеспечиваются все указанные выше факторы инновационным ПО. В каждый шкаф автоматизации встроены более ста наиболее востребованных программ управления, а сам шкаф способен в базовом исполнении решать большое количество задач и, по сути, является параметрируемым решением. Для запуска всей вентиляционной системы в эксплуатацию достаточно выбрать номер требуемой задачи в контекстном меню и смонтировать шкаф управления согласно схемам подключения (рис. 4).

Шкаф управления SmartHVAC

Рис. 3. Шкаф управления SmartHVAC

Каждый программируемый логический контроллер М168, встроенный в шкаф SmartHVAC, содержит программу управления для более чем восьми тысяч вариантов вентиляционных систем. Созданное ПО состоит из сорока отлаженных блоков, комбинации которых и составляют конкретную программу управления. Конечно, каждая задача автоматизации вентиляционной установки ориентирована на конкретное оборудование, но есть общие свойства, которые характерны для всех программ.

Интеллектуальные шкафы SmartHVAC позволяют осуществлять комплексное управление абсолютно всеми элементами вентиляционной системы. Разработчиками предусмотрено регулирование объема воздуха в системе благодаря возможности применения до четырех приводов воздушных заслонок, как с электрообогревом, так и без него. До шести воздушных фильтров обеспечивают очистку воздуха для комфортного пребывания человека, а также для нормального протекания технологических процессов. Максимальное количество вентиляторов, которые могут быть подключены к одному шкафу, — четыре. Мощность их двигателей в стандартном исполнении — 0,18–15 кВт. Также предусмотрена возможность использования термоконтактов, термисторной защиты, индивидуальной защиты по току, защиты от обрыва ремня, симисторного регулятора для однофазных двигателей, автоматического регулирования скорости вращения вентиляторов (для поддержания температуры воздуха, расхода воздуха, качества воздуха СО2), резервирования вентиляторов и управления по сети Modbus. Шкафы SmartHVAC гарантируют надежную работу до двух водяных нагревателей, обеспечивая защиту от обмерзания как по воздуху, так и по обратной воде, осуществляя контроль температуры подающей воды, предварительный прогрев и управление резервным циркуляционным насосом.

SmartHVAC

Рис. 4. Пример пошагового запуска шкафа управления SmartHVAC

Для систем с элекрическим нагревателем предусмотрено подключение двух нагревателей напряжением 220/380 В с плавным/ступенчатым/плавно-ступенчатым управлением. Максимальное количество ступеней одного нагревателя (групп ТЭН) — восемь. Максимальная мощность ступени нагревателя 26 кВт. Существует возможность комбинирования степеней разной производительности, продувки нагревателя перед отключением калорифера. Для защиты нагревателя предусмотрена возможность применения биметаллических термовыключателей. Для снижения температуры приточного воздуха предусмотрено применение водяных либо фреоновых охладителей.

В условиях развития энергосберегающих технологий все большее применение получают системы вентиляции с рекуперацией тепла. В настоящее время они более чем разнообразны и применяются в установках различного назначения, от частных жилых помещений до развернутых промышленных систем специального назначения. Энергоэффективные шкафы SmartHVAC позволяют управлять пластинчатым рекуператором с защитой от обмерзания, пластинчатым рекуператором с байпасом, роторным с регулированием скорости и защитой от замерзания и гликолевым с защитой от обмерзания, а также рециркуляционной заслонкой. Для создания комфортного климата предусмотрена возможность управления увлажнителями и осушителями воздуха.

Используемые программные решения были разработаны для реальных вентиляционных задач с учетом российской специфики и являются полностью работоспособным решением, прошедшим проверку на действующих объектах разных масштабов. Данные требования обеспечивают следующий функционал.

При низких наружных температурах программа включает системы с водяным калорифером при помощи специального «зимнего» запуска. Это позволяет безопасно и гарантированно (с первого раза) осуществлять старт вентиляционной установки с водяным калорифером. В зависимости от наружной температуры рассчитывается необходимая начальная температура обратной воды. На время запуска изменяется значение поддерживаемой температуры и коэффициенты PID-регулятора.

При выключении системы с электрическим калорифером включается режим «проветривания». Это дает возможность не перегревать калорифер, что может привести к пожару. Время обдува калорифера рассчитывается исходя из текущей мощности его работы. При «проветривании» контролируется температура приточного воздуха.

При значительном падении наружной температуры в зимний период возможно автоматическое снижение скорости вращения приточного и вытяжных вентиляторов (необходимо установить частотные преобразователи). Программа управления снизит обороты вентилятора при понижении температуры обратной воды из калорифера или при длительной невозможности поддержать заданную температуру приточного воздуха.

Все программы поддерживают два варианта экономичного режима работы и ночной режим с периодическим проветриванием. Возможна работа по стандартным режимам лето/зима с функциями выходного дня и ночного режима. В случае необходимости детальной настройки предлагается использовать гибкий параметрируемый график на каждый день.

Многофункциональный рабочий журнал позволяет не только получать информацию о состоянии каждого элемента вентиляционной установки, но и контролировать наработку моторесурса. Также в автоматическом режиме отслеживается необходимость прохождения технического обслуживания и смены фильтров. Тестовый и индикационный режимы дают возможность пользователям проверить работоспособность отдельных элементов приточно-вытяжной установки.

Программы управления поддерживают работу в большинстве стандартных протоколов обмена по сети: Modbus RTU, Modbus TCP/IP, BACnet, что обеспечивает простую интеграцию в системы управления зданием верхнего уровня. Данная опция доступна уже в базовом исполнении каждого шкафа SmartHVAC и не требует дополнительной доработки или модернизации (рис. 5).

Рис. 5. Пример интеграции в систему управления верхнего уровня

Линейка типоразмеров шкафов управления SmartHVAC

Рис. 6. Линейка типоразмеров шкафов управления SmartHVAC

Для максимальной типизации были разработаны двенадцать масштабируемых архитектур, размещенных в шести вариантах оболочек: три в пластиковом исполнении и три в металлическом. Подобный подход позволил создать максимально серийное изделие, тем самым минимизировав издержки и позволив создать складской запас с учетом всех возможных требований рынка (рис. 6).

Для проиводства шкафов автоматизации SmartHVAC на территории Российской Федерации организован локальный сборочный цех с привлечением высококвалифицированного персонала. Специализированный логистический поток поволяет сократить сроки и расходы. Использование оборудования Schneider Electric для комплектации шкафов управления SmartHVAC позволяет обеспечить высочайшее качество итогового продукта (рис. 7).

Исключение влияния человеческого фактора обеспечивается использованием специально разработанных и созданных передовых проверочных стендов. Их задача заключается в контроле как правильности внутреннего монтажа, так и работоспособности программ управления. Использование данных разработок позволяет минимизировать влияние человека на финальный результат.

В рамках рассматриваемой линейки были сделаны два вида шкафов управления. Первый (окончание референса на «AHU») обеспечивает индивидуальное управление приточно-вытяжными установками. Данные шкафы имеют возможность работы вентиляторов только от преобразователя частоты ATV212 и содержат в себе несколько ограниченный функционал, но при этом позиционируются как бюджетное решение. В шкафах второго типа (окончание референсов на «MTP») предусмотрена способность управления группой до четырех вентиляторов. Они не имеют ограничений по функциональной части. Кроме того, данный тип шкафов управления, в отличие от первого, доступен как в пластиковом, так и в металлическом исполнении, что позволяет удовлетворить любые эксплуатационные требования конечного потребителя.

Шкафы управления SmartHVAC

Рис. 7. Шкафы управления SmartHVAC

Для удобства выбора предлагается два универсальных и крайне удобных в эксплуатации инструмента: альбом применений (выбор на основании технологической схемы) и конфигуратор (выбор на основании необходимых элементов приточно-вытяжной установки). Данные продукты находятся в открытом доступе и предоставляются по запросу (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид конфигуратора и альбома применений

Помимо непосредственно продуктового предложения, партнерская программа включает в себя обеспечение всесторонней технической и сервисной поддержки в требуемом объеме и в кратчайшие сроки. Для решения возникающих вопросов, помимо специалистов-разработчиков, локализованных на производстве, в ключевых городах России успешно работают эксперты Schneider Electric. В случае необходимости обеспечивается всесторонняя поддержка на протяжении всего жизненного цикла оборудования с предоставлением всей требуемой документации, начиная от этапа проектирования (принципиальные, монтажные схемы и схемы подключения) и заканчивания сервисным обслуживанием.

Несмотря на недавний запуск, в активе Schneider Electric уже есть несколько проектов, реализованных на данном оборудовании. Одно из наиболее интересных комплексных решений с применением интеллектуальных шкафов SmartHVAC — автоматизация системы вентиляции деревообрабатывающего комбината «Калевала», самого крупного деревообрабатывающего производства в Европе на сегодня.

Перед техническими специалистами Schneider Electric стояла непростая задача — удовлетворить все требования заказчика при соблюдении оптимального бюджета. А именно:

  • комплексное решение для управления многочисленными системами вентиляции завода;
  • использование SCADA;
  • быстрый ввод в эксплуатацию;
  • наращиваемость системы (вторая очередь строительства).

Было предложено следующее техническое решение. Сеть спроектирована на протоколе Modbus RTU и разделена на два сегмента. Они, в свою очередь, сходятся в шкаф управления с ЖК-панелью, с которой осуществляется управление всем вентиляционным оборудованием. Общая протяженность сети более 3 км. Общее количество работающих в сети контроллеров Modicon M168 — 43 шт., блоков расширения — 102 шт., частотных преобразователей — 58 шт., софтстартеров — 45 шт. Это позволяет диспетчеру осуществлять управление 86 приточно-вытяжными вентиляционными системами с одной ЖК-панели, установленной в диспетчерской. В качестве программы управления использована специализированная SCADA-система Vijeo Designer c расширением RunTime. Количество сетевых переменных — 3200 (рис. 9).

Рис. 9. Объект автоматизации

Все оборудование локального управления было смонтировано и поставлялось в виде серийных комплектных шкафов управления вентиляцией SmartHVAC производства Schneider Electric. Данное решение позволило в полном объеме удовлетворить требования заказчика в рамках предложенного бюджета.

Шкафы управления вентиляцией способны решать практически любые типовые задачи в рамках стандартных применений. Данное оборудование является полностью комплектным, апробированным, сертифицированным, готовым к запуску, простым и доступным по стоимости решением сложных задач.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *