Введение

В настоящее время в связи с постоянно растущими ценами на энергоресурсы особо остро стоит проблема энергосбережения. В случае, например, с частными отдельными квартирами эта проблема легко решается простым экономным обращением самими жильцами со светом, горячей водой и т.д. Куда более сложным является решение в случаях с предприятиями, заводами, фабриками, крупными коммерческими и административными зданиями, закусочными и ресторанами, в чём можно убедиться, рассмотрев хотя бы систему отопления этих самых зданий. Ведь отапливать рабочие помещения в выходные и праздничные дни не следует так интенсивно, как по будням, или, скажем, интенсивность отопления должна зависеть от температуры за окном, а не от календарного времени года: вспомним хотя бы минувшую зиму, когда в январе была плюсовая температура, а отопление по интенсивности было “зимним” - приходилось открывать окна в зданиях, а можно было всего лишь снизить мощность обогрева, тем самым, сэкономить значительные средства.

Автоматизация систем тепло - водоснабжения позволяет снизить расходы в среднем на 20-30%, что для крупных предприятий представляет существенную экономию, что особенно стало актуальным в условиях финансового кризиса.

Автоматизация систем поддержания заданных климатических условий в жилых и служебных помещениях позволяет создать комфортные условия для проживания и работы человека, осуществлять контроль, мониторинг и управление состояния используемого оборудования и климатических параметров.

Постановка задачи

Целью дипломной работы является:

§ разработка моделирование и программного обеспечения для поддержания заданных климатических условий в жилом или служебном помещении;

§ исследование работоспособности разработанного алгоритма и программы поддержания заданных климатических условий в помещении.

В жилой комнате или рабочем помещении необходимо поддерживать температуру в заданном диапазоне. Возможные колебания температуры являются следствием помех (открытая форточка, работа приборов, нахождение людей и т. п.). Для решения данной задачи в комнату устанавливается «кондиционер»*.

«Кондиционер» ? система из двух кожухов, каждый из которых опоясан трубочками, в одни из которых при открытом вентиле (регулируется исполнительным механизмом (ИМ) Belimo) поступает холодная жидкость, а в другие ? горячая. Охлажденный/нагретый в кожухах воздух нагнетается в помещение вентиляторами.

Рис. 1. Модель кондиционера

Кондиционер работает на нагрев, если вентиль 1 открыт и работает вентилятор 1.

Кондиционер работает на охлаждение, если вентиль 2 открыт и работает вентилятор 2.

Кондиционер выключен, если оба вентиля перекрыты и оба вентилятора не работают.

Моделирование процесса поддержания заданных температурных параметров помещения осуществляется в системе Intouch. Поэтому возникает задача имитационного моделирования на стенде всех процессов, происходящих в комнате. При этом необходимо правильное соотношение процессов в комнате и на стенде. В следующей таблице 1 дается интерпретация реальных процессов, происходящих в комнате, и процессов, выполняемых на стенде с программой InTouch.

Таблица 1. Соответствие процессов в комнате и на стенде

Обогрев комнаты имитируется нагревом лампочки.

Охлаждение комнаты имитируется отсутствием нагрева лампочки.

Механизм открытия/закрытия вентилей реализован только для обогрева, так как на учебном стенде имеется только один ИМ Belimo.

Для помещения пользователем задается температурный интервал в виде верхней и нижней границ (уставки). Считается, что этот температурный интервал является благоприятным для персонала, работающего или проживающего в нем. Задачей регулятора является поддержание этого температурного интервала в соответствии с алгоритмом в течение длительного промежутка времени. На рис. 2 показаны моменты времени включения и выключения кондиционера в зависимости от кривой изменения температуры.

Рис. 2. Моменты времени включения и выключения кондиционера

Таблица 2 дает интерпретацию температурных установок и моментов включения и выключения оборудования в комнате и на стенде, отмеченных на рис. 2.

Таблица 2. Соответствие установок и моментов времени в комнате и на стенде

Таким образом, необходимо реализовать следующие задачи:

1). Разработать алгоритм поддержания заданных температурных условий в помещении.

2). Разработать программу в инструментальной системе INTOUCH, работающую в соответствии с разработанным алгоритмом.

3). Использовать системную программу INTOUCH для отображения результатов работы разработанной программы. Разработанный программный регулятор загружается в контроллер и выполняется.

4). Провести эксперименты с разработанной программой на стенде и получить графические результаты, отображающие заданные температурные установки для верхней и нижней границ поддержания температуры в помещении, изменение температуры в помещении, работу исполнительного механизма Belimo.