ПРОВЕРОЧНО-ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ СТЕНД ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области оборудования для вентиляции воздуха, а именно к управляющим и регулирующим устройствам систем вентиляции воздуха.
Из уровня техники известна СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК [патент RU 1739734 С, Опубл.: 27.06.1995], содержащая вентилятор, датчик контролируемого параметра, соединенный с регулятором температуры и связанный с регулирующим органом на трубопроводе обратного теплоносителя, датчик температуры обратного теплоносителя, подсоединенный к регулятору температуры, клапан наружного воздуха с исполнительным механизмом, термочувствительное устройство и импульсный прерыватель с приводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, в нее введено бесконтактное логическое устройство, входы которого подключены к датчикам температуры воздуха после калорифера, на линии обратного теплоносителя и к выходам регулятора температуры приточного воздуха, а выходы к исполнительным механизмам вентилятора, клапанов наружного воздуха и обратного теплоносителя, при этом бесконтактное логическое устройство содержит управляющий триггер, входы которого соединены кнопками управления с датчиками температуры воздуха после калорифера и на линии обратного теплоносителя, а выходы с выходными каскадами исполнительных механизмов вентилятора, клапанов и приспособлением для регулирования температуры обратного теплоносителя и периодического прогрева калорифера при отключенном исполнительном механизме вентилятора.
Недостатком аналога является недостаточная мощность и низкая эффективность системы вентиляции, обусловленная наличием в системе одного электродвигателя вентиляционной установки. Система исключает наглядность демонстрации ее работы и обучение с тренировкой обслуживающего персонала.
Также из уровня техники известна СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК [патент RU 2098722 С1, Опубл.: 10.12.1997], которая содержит вентилятор приточного воздуха и вентилятор рециркуляционного воздуха, каждый со своим электродвигателем и магнитным пускателем, датчики температуры контролируемой воздушной среды и обратного теплоносителя калорифера, подключенные к регулятору температуры; бесконтактное логическое устройство, входы которого соединены с датчиком температуры воздуха после калорифера и выходами регулятора температуры, один из выходов через магнитный пускатель подключен к электродвигателю вентилятора приточного воздуха и исполнительному механизму клапана наружного воздуха, а второй выход подключен к исполнительному механизму клапана обратного теплоносителя; клапаны рециркуляционного и выбросного воздуха с исполнительными механизмами, блок дистанционного управления и таймер, при этом входы блока дистанционного управления подключены к пусковому устройству, выходы соединены через таймер с бесконтактным логическим устройством, третий выход которого подключен через магнитный пускатель к электродвигателю вентилятора рециркуляционного воздуха и исполнительным механизмам клапанов рециркуляционного и выбросного воздуха.
Недостатком прототипа является инертность системы и не высокие показатели энергосбережения, т.к. отсутствует плавное регулирование производительности вентиляционной установки и разделение на режимы работы с учетом потребности в тепловой энергии и приточном воздухе. Система исключает наглядность демонстрации ее работы и обучение с тренировкой обслуживающего персонала.
Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ И ОТОПЛЕНИЯ [патент RU 46562 U1, Опубл.: 10.07.2005], включающее вытяжной вентилятор с электродвигателем, клапан рециркуляционного воздуха с исполнительным механизмом, магнитный пускатель, выход которого соединен с электродвигателем вытяжного вентилятора, приточный вентилятор с электродвигателем, клапан приточного воздуха с исполнительным механизмом, магнитный пускатель, выход которого соединен с электродвигателем приточного вентилятора и исполнительным механизмом клапана приточного воздуха, клапан наружного воздуха с исполнительным механизмом, датчик температуры воздуха контролируемой воздушной среды, линию подачи теплоносителя водяного калорифера, у которого линия обратного теплоносителя содержит датчик температуры, с исполнительным механизмом клапана, отличающееся тем, что дополнительно введены преобразователь частоты, клапан выбросного воздуха с исполнительным механизмом, датчик температуры приточного воздуха, воздушный фильтр с датчиком загрязненности, циркуляционный насос, включенный в линию подачи теплоносителя, датчик концентрации углекислого газа контролируемой воздушной среды, канальный датчик температуры приточного воздуха, электрический калорифер, оснащенный датчиком перегрева и регулятором мощности, устройство сопряжения датчиков и исполнительных механизмов, свободно программируемый микроконтроллер, система диспетчеризации, датчик обрыва ремня приточного вентилятора, датчик обрыва ремня вытяжного вентилятора, причем исполнительный механизм клапана выбросного воздуха подключен к магнитному пускателю, выходы всех датчиков подключены к устройству сопряжения, которое имеет двустороннюю связь со свободно программируемым микроконтроллером, имеющим каналы для включения в систему диспетчеризации, устройство сопряжения имеет выходы, которые подключены к входам исполнительного механизма клапана рециркуляционного воздуха, циркуляционного насоса, регулятора мощности электрического калорифера, преобразователя частоты, выходы которого соединены с магнитными пускателями.
Основной технической проблемой прототипа является использование разнородных: устройств сопряжения, контроллеров и системы диспетчеризации, между которыми обеспечивается невысокая скорость передачи данных, а также отсутствие оперативного доступа к линиям связи и оборудованию, что в совокупности обуславливает низкую производительность диагностики оборудования вентиляции. Система исключает наглядность демонстрации ее работы и обучение с тренировкой обслуживающего персонала.
Основной задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом полезной модели является повышение производительности диагностики оборудования вентиляции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что проверочно-демонстрационный стенд диспетчеризации системы вентиляции воздуха, содержащий вытяжной вентилятор, приточный вентилятор, температурные датчики, циркуляционный насос, устройство сопряжения датчиков и контроллер, отличающийся тем, что вытяжной и приточный вентиляторы, а также циркуляционные насосы выполнены в виде имитаторов, управляющие входы/выходы контроллера шиной соединены с интерфейсными модулями, к другим управляющим входам/выходам контроллера подключены лампы индикации работы системы, кнопка сброса аварийного состояния, температурные датчики, датчик-реле давления воздуха и релейный блок, с одним интерфейсным модулем последовательно соединены шиной модуль расширения цифровых входов и модуль расширения цифровых входов/выходов, с другим интерфейсным модулем последовательно соединены шиной модуль расширения цифровых входов и модуль расширения аналоговых входов/выходов, к выходам релейного блока подключены имитаторы вытяжного вентилятора, приточного вентилятора и циркуляционных насосов, при этом имитаторы вытяжного и приточного вентиляторов смонтированы в коробах, имитирующих вытяжную и приточную установки системы, внутри коробов вытяжной и приточной установок системы смонтированы 2-позиционные тумблеры, соединенные с управляющими выходами модуля расширения аналоговых входов/выходов, к модулю расширения входов подключены 3-позиционные тумблеры, питание контроллера и релейного блока выполнено от трансформатора, входы которого соединены с выходами блока управления электропитанием; контроллер, интерфейсные модули, модули расширения цифровых и аналоговых входов/выходов, лампы индикации работы системы, кнопка сброса аварийного состояния, температурные датчики, датчик-реле давления воздуха, релейный блок, имитаторы вытяжного и приточного, вентиляторов и циркуляционных насосов, короба вытяжной и приточной установок, 2-позиционные тумблеры, 3-позиционные тумблеры, трансформатор и блок управления электропитанием смонтированы на панели, при этом соединительные линии и шины между всеми элементами смонтированы с лицевой стороны панели.
При этом в качестве контроллера используют контроллер DX9100. В качестве интерфейсного модуля используют модуль ХТ9100. В качестве модуля расширения цифровых входов используют модуль ХР9105. В качестве модуля расширения цифровых входов/выходов используют модуль ХР9104. В качестве модуля расширения аналоговых входов/выходов используют модуль ХР9102.В частности, интерфейсные модули подключены к контроллеру по шине XT-BUS.
Интерфейсные модули и модули расширения цифровых и аналоговых входов/выходов соединены шиной N2BUS.
Кнопка сброса аварийного состояния выполнена с возможностью возврата системы в исходное состояние.
2-позиционные тумблеры выполнены с возможностью имитации концевых выключателей электрического привода с возвратной пружиной.
3-позиционные тумблеры выполнены с возможностью переключения режимов работы вытяжной, приточной установок и каждого из имитаторов циркуляционных насосов.
Монтаж элементов системы вентиляции воздуха на панели выполнен с помощью быстросъемного соединения на DIN-рейке.
Панель выполнена из листового ПВХ-пластика с возможностью размещения элементов системы для их наглядной демонстрации.
Краткое описание чертежей
На фиг. показана структурная схема соединения и размещения элементов проверочно-демонстрационного стенда диспетчеризации системы вентиляции воздуха.
На фигуре обозначено: 1 - контроллер, 2 - XT-шина, 3 - интерфейсные модули, 4 - шина N2BUS, 5 - модули расширения цифровых входов, 6 - модуль расширения цифровых входов/выходов, 7 – модуль расширения аналоговых входов/ выходов, 8 - лампы индикации работы системы, 9 - кнопка сброса аварийного состояния, 10 - температурные датчики, 11 - датчик-реле давления воздуха, 12 - релейный блок, 13 - имитатор вытяжного вентилятора, 14 - имитатор приточного вентилятора, 15 - имитаторы циркуляционных насосов, 16 - вытяжная установка, 17 - приточная установка, 18 - 2-позиционные тумблеры имитации работы концевых выключателей электрического привода с возвратной пружиной, 19 - 3-позиционные тумблеры, 20 - трансформатор, 21 - блок управления электропитанием, 22 - панель, 23 - адресная шина, 24 - преобразователь интерфейсов, 25 - ПЭВМ.
Осуществление полезной модели.
Проверочно-демонстрационный стенд системы диспетчеризации вентиляции воздуха содержит контроллер 1. К управляющим входам контроллера 1 по шине XT-BUS 2 подключены интерфейсные модули 3. К одному из интерфейсных модулей 3 по шине N2BUS 4 последовательно подключены модуль расширения цифровых входов 5 и модуль расширения цифровых входов/выходов 6. К другому интерфейсному модулю 3 по шине N2BUS 4 последовательно подключены модуль расширения цифровых входов 5 и модуль расширения аналоговых входов/выходов 7.
К входам контроллера 1 подключены лампы индикации работы системы 8, кнопка сброса аварийного состояния 9, температурные датчики 10, датчик-реле давления воздуха 11. К выходу контроллера 1 подключен релейный блок 12, к другому входу которого подключен модуль расширения цифровых входов/выходов 5. К выходам релейного блока 12 подключены имитаторы вытяжного вентилятора 13, приточного вентилятора 14 и циркуляционных насосов 15.
Имитаторы вытяжного 13 и приточного 14 вентиляторов смонтированы в коробах (на чертеже не показаны), имитирующих вытяжную 16 и приточную 17 установки системы вентиляции. Внутри коробов вытяжной 16 и приточной 17 установок смонтированы 2-позиционные тумблеры 18 имитации работы концевых выключателей электрического привода с возвратной пружиной, соединенные с управляющими выходами модуля расширения аналоговых входов/выходов 7.
К модулю расширения цифровых входов 5 подключены 3-позиционные тумблеры 19 переключения режимов работы вытяжной 16, приточной 17 установок и каждого из имитаторов циркуляционных насосов 15.
Питание контроллера 1 и релейного блока 12 выполнено от трансформатора 20, входы которого соединены с выходами блока управления электропитанием 21.
Элементы 1-21 диспетчеризации системы вентиляции воздуха смонтированы на панели 22.
Контроллер 1 по адресной шине 23 соединен через преобразователь интерфейсов 24 с ПЭВМ 25.
Проверочно-демонстрационный стенд диспетчеризации системы вентиляции воздуха используют следующим образом.
При использовании стенда с целью обучения персонала управлению системой вентиляции воздуха, стенд подключают к ПЭВМ 25 через преобразователь интерфейсов 24. В контроллер 1 загружают алгоритм управления системой вентиляции воздуха.
Проверяют соответствие работы приточной установки 17 исполняемому алгоритму. Для этого переводят 3-позиционный тумблер 19 переключения режима работы приточной установки 17 в положение «Автомат», а 2-позиционный тумблер 18 имитации работы концевых выключателей электрического привода с возвратной пружиной в режим «Открыто». Сигнал от 3-позиционного тумблера 17 поступает в модуль расширения цифровых входов 5, от 2-позиционного тумблера 18 в модуль расширения аналоговых входов/выходов 7, далее в контроллер 1. Который сравнивает дискретные сигналы с эталонными значениями сигналов исполняемого алгоритма и в случае совпадения сигналов, контроллер 1 выдает управляющий сигнал на релейный блок 12 и лампу индикации 8 соответствующую работе приточной установки 17. От релейного блока 12 сигнал запуска поступает на имитатор приточного вентилятора 14 и на один из имитаторов циркуляционных насосов 15. В зависимости от алгоритма, загруженного в контроллер 1, циркуляционные насосы 15 работают попеременно, переключаясь через определенный промежуток времени, например, каждые 24 часа. В зависимости от того какой из имитаторов циркуляционных насосов 15 включен в определенный момент времени горит соответствующая лампа индикации 8.
Проверяют соответствие работы вытяжной установки 16 исполняемому контроллером 1 алгоритму. Для этого переводят 3-позиционный тумблер 19 переключения режима работы вытяжной установки 16 в положение «Автомат», а 2-позиционный тумблер 18 имитации работы концевых выключателей электрического привода с возвратной пружиной в режим «Открыто». Сигнал от 3-позиционного тумблера 17 поступает в модуль расширения цифровых входов 5, от 2-позиционного тумблера 18 в модуль расширения аналоговых входов/выходов 7, далее в контроллер 1, где происходит сравнение дискретных сигналов с эталонными значениями сигналов исполняемого алгоритма и в случае совпадения сигналов, контроллер 1 выдает управляющий сигнал на релейный блок 12 и лампу индикации 8 соответствующую работе вытяжной установки 16. От релейного блока 12 сигнал запуска поступает на имитатор вытяжного вентилятора 13, при этом при выключенной приточной установке 17 запуск вытяжной установки 16 невозможен.
Для имитации неисправности воздействуют на температурные датчики 10 или датчик-реле давления воздуха 11. В случае превышения температуры датчиков 10 выше значения заданного алгоритмом или срабатывании датчика 11 контроллер 1 подает сигналы на включение лампы индикации 8, соответствующей сигналу «Авария» и на релейный блок 12 на отключение имитаторов вытяжного 13, приточного 14 вентиляторов и одного из имитаторов циркуляционных насосов 15. После устранения неисправности нажимают кнопку сброса аварийного состояния 9 и возвращают контроллер 1 в обычный режим отработки алгоритма.
При использовании проверочно-демонстрационного стенда диспетчеризации системы вентиляции воздуха с целью обучения персонала проведению ремонтных или диагностических работ оборудования или проверки работоспособности элементов системы выключают контроллер 1, отключают от схемы заменяемый элемент, снимают его с DIN-рейки, устанавливают проверяемый элемент, включают контроллер 1 и проверяют работоспособность замененного элемента.
Также проверочно-демонстрационный стенд диспетчеризации системы вентиляции используют в режиме демонстрации работы установленного на него оборудования.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что к контроллеру 1 шиной XT-BUS 2 присоединены интерфейсные модули 3, обеспечивающие расширение по шине N2BUS от 4 до 64 подключаемых входов/выходов, непрерывное управление дополнительными вытяжной 16 и приточной 17 установками, а также высокоскоростное получение данных о работе оборудования вентиляции.
Кроме того, заявленный технический результат достигается за счет построения проверочно-демонстрационного стенда системы диспетчеризации по принципу открытой архитектуры содержащий панель 22 из листового материала, на лицевой стороне которой на DIN-рейках смонтированы элементы 1-21 системы, при этом шины 2 и 4, а также соединительные линии смонтированы на лицевой стороне панели 22. В результате, проверочно-демонстрационный стенд системы диспетчеризации позволяет уменьшить трудозатраты на доступ к оборудованию и линиям связи, отыскание неисправностей и восстановление работоспособности оборудования.