НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕСТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ

Полезная модель относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использована для исследования систем автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией зданий.
Наиболее близким из известных аналогов является Стенд для изучения микроконтроллерных систем управления (Патент РФ №77477, MПК - G09B 23/18). Стенд для изучения микроконтроллерных систем управления, содержащий плату контроллера, на которой установлен микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство, служащее для хранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство, служащее для хранения оперативных данных, и преобразователь интерфейса передачи данных, служащий для связи с внешними устройствами, а также группу пользовательских интерфейсных устройств, состоящую из блока клавиатуры и блока индикации, группу периферийных тестовых и имитирующих устройств, состоящую из источника гармонических сигналов с регулируемой амплитудой и частотой, источника импульсных сигналов с регулируемой частотой и скважностью, потенциометра и RC-звена с изменяемыми параметрами, а также коммутационное поле, первая группа выводов которого связана с выводами микроконтроллера, вторая группа выводов связана с выводами указанных пользовательских интерфейсных устройств, а третья группа выводов связана с выводами указанных тестовых и имитирующих устройств, при этом выводы, принадлежащие всем трем указанным группам, выполнены с обеспечением возможности соединения между собой в заданных комбинациях с помощью съемных электропроводящих перемычек и подключения к ним внешних стендов и контактных щупов внешних контрольно-измерительных проборов.
Недостатком устройства является применение лишь одного контроллера, невозможность одновременной работы с различными вариантами реализации системы автоматического управления и отсутствие наглядности в части привязанности системы управления к конкретным инженерным системам.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - предоставление возможности параллельного использования устройств (контроллеров) различных производителей и повышение наглядности процессов автоматического управления. Решение такой задачи важно для предоставления возможности тестирования совместимости (интероперабельности) контроллеров различных производителей используемых в одной системе автоматического управления и облегчения работы с исследуемым оборудованием.
Сущность технического решения состоит во введении дополнительных восьми лабораторных стендов, на каждом из которых реализована модель системы автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией, включающая в себя программируемый логический контроллер, ЭВМ оператора и конечные устройства системы автоматического управления, применяемые при автоматизации приточно-вытяжной вентиляции. Причем, все устройства расположены согласно своему функциональному назначению на схемах приточно-вытяжной вентиляции, сделанных фоном каждого из девяти лабораторных стендов.
На рис.1 изображена структурная схема полезной модели.
В состав научно-исследовательского комплекса входит 9 лабораторных стендов (1-9). Все лабораторные стенды реализуют моделирование автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией, но на каждом стенде такое управление реализовано с применением оборудования системы автоматического управления одного производителя. Таким образом, научно-исследовательский лабораторный комплекс содержит 9 моделей автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией, построенных с использованием оборудования соответственно девяти различных производителей. Каждый лабораторный стенд включает в себя программируемый логический контроллер (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50), набор датчиков в и имитаторов датчиков (11, 16, 21, 26, 31, 36, 41, 46, 51), набор исполнительных механизмов и имитаторов исполнительных механизмов (12, 17, 22, 27, 32, 37, 42, 47, 52), ЭВМ оператора (13, 18, 23, 28, 33, 38, 43, 48, 53) и модули коммутации с локальной сетью (14, 19, 24, 29, 34, 39, 44, 49, 54). Все стенды объединены в локальную сеть шиной обмена данными (55).
Рассмотрим принцип действия стендов на примере одного (1). Стенд включает в себя программируемый логический контроллер (10), программируемый с помощью ЭВМ оператора (13) (на которую установлено специальное программное обеспечение). Датчики, имитаторы датчиков (релейные переключатели), исполнительные механизмы и имитаторы исполнительных механизмов (световые индикаторы) расположены на схеме приточно-вытяжной вентиляции, выполненной в виде фона стенда, согласно своему функциональному назначению. В ходе работы, датчики и имитаторы датчиков формируют сигналы, поступающие на программируемый логический контроллер, который в соответствии с реализованным алгоритмом отправляет сигналы на исполнительные механизмы и имитаторы исполнительных механизмов. С помощью модуля коммутации с локальной сетью, возможно программируемым логическим контроллером, расположенном на одном из стендов управлять исполнительными механизмами и имитаторами исполнительных механизмов и получать сигналы от датчиков и имитаторов датчиков, находящихся на других стендах. Это решение дает возможность тестирования совместной работы (интероперабельности) как программируемых логических контроллеров, так и конечных устройств различных производителей.
Введение в состав научно-исследовательского комплекса схемы системы приточно-вытяжной вентиляции и расположение на ней оборудования согласно функциональному назначению в технологическом процессе повышает наглядность процессов автоматического управления и облегчает работу с научно-исследовательским комплексом.
Таким образом, предлагаемый научно-исследовательский лабораторный комплекс позволяет в процессе исследований одновременно рассматривать различные варианты построения систем автоматического управления приточно-вытяжной вентиляцией и имитировать удаленное управление устройствами по локальной сети.