Разработка автоматизированной системы управления системой центрального кондиционирования производственного помещения

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 5
1.1 Классификация вентиляционных и кондиционирующих систем 5
1.2 Характеристика технологического процесса 17
1.3 Обзор технического оборудования центральной системы кондиционирования на полимерном производстве 18
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ 29
2.1 Обзор средств автоматизации 29
2.2 Функциональная схема автоматизации центральной системы кондиционирования воздуха (ЦКВ) 33
2.3 Разработка принципиальной электрической схемы ЦКВ 38
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ 43
3.1 Математическая модель объекта управления 43
3.2 Структурная схема системы автоматизации 50
3.3 Разработка программного обеспечения 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 73
ПРИЛОЖЕНИЕ В 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 76

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях современного промышленного производства обеспечение стабильных и комфортных микроклиматических условий в производственных помещениях является важной задачей, напрямую влияющей как на эффективность технологических процессов, так и на безопасность и производительность труда персонала. Особенно актуально это становится на предприятиях, где выпускаемая продукция чувствительна к колебаниям температуры, влажности и чистоты воздуха – например, на полимерных производствах. В таких условиях центральные системы кондиционирования воздуха (ЦКВ) играют ключевую роль, однако их эксплуатация в ручном или полуавтоматическом режиме зачастую приводит к неоптимальному энергопотреблению, снижению точности поддержания параметров микроклимата и увеличению эксплуатационных затрат.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью повышения энергоэффективности, надёжности и точности управления системами центрального кондиционирования за счёт внедрения современных средств автоматизации и цифровых технологий. Переход к автоматизированным системам управления (АСУ) позволяет не только стабилизировать параметры внутренней среды, но и обеспечить гибкость управления, диагностику неисправностей и интеграцию с другими производственными системами.
Целью данной работы является разработка автоматизированной системы управления центральной системой кондиционирования воздуха для производственного помещения, ориентированного на полимерное производство.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Провести анализ существующих типов вентиляционных и кондиционирующих систем, а также особенностей технологического процесса на полимерном производстве.
2. Выполнить обзор и выбор современных технических средств автоматизации, применимых к системам ЦКВ.
3. Разработать функциональную и принципиальную электрическую схемы автоматизации системы центрального кондиционирования.
4. Построить математическую модель объекта управления и на её основе разработать структурную схему системы автоматизации.
5. Создать программное обеспечение для управления и мониторинга работы автоматизированной системы ЦКВ.
Объектом исследования выступает центральная система кондиционирования воздуха производственного помещения, а предметом исследования – процессы автоматизации управления данной системой с использованием современных программно-технических средств.
В работе применяются следующие методы исследования: анализ технической и нормативной документации, системный подход, математическое моделирование, проектирование функциональных и электрических схем, а также разработка программного обеспечения с использованием промышленных контроллеров и SCADA-систем.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Классификация вентиляционных и кондиционирующих систем
Вентиляция – это организованный процесс обеспечения непрерывного воздухообмена в помещениях или зданиях. Он предусматривает приток наружного (свежего) воздуха и одновременное удаление отработанного, загрязнённого воздуха за пределы здания. Основная задача вентиляции – поддержание комфортного и здорового микроклимата внутри помещений путём устранения неприятных запахов, избытка влаги, тепла, а также вредных примесей, включая пыль, дым, химические газы, микроорганизмы и другие загрязняющие вещества.
Основные виды вентиляционных систем представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Классификация систем вентиляции
Согласно требованиям нормативной документации [5], в жилых, общественных и производственных зданиях, предназначенных для пребывания людей, штатная (рабочая) вентиляция должна дополняться аварийной (противопожарной) системой.
Под аварийной вентиляцией подразумевают комплекс технических средств, предназначенных для удаления токсичного дыма, вредных газов и опасных испарений, возникающих на эвакуационных путях при чрезвычайных ситуациях.
Естественная вентиляция – это способ организации воздухообмена, при котором приток наружного (свежего) и удаление отработанного воздуха осуществляются без применения механических устройств. Движение воздуха обеспечивается за счёт природных факторов: разности температур, перепада давления между внутренней и внешней средой, а также воздействия ветра. Такой метод является простым, энергосберегающим и экологичным, однако его эффективность сильно зависит от ряда условий – климатических особенностей региона, архитектурных решений здания, расположения и размеров проёмов, а также ориентации фасадов по сторонам света.
Искусственная (механическая) вентиляция применяется там, где естественная циркуляция воздуха недостаточна или невозможна – например, в герметичных зданиях, подземных сооружениях или помещениях с высокой плотностью остекления. Часто обе системы комбинируются для достижения оптимального качества внутренней воздушной среды.
Механические вентиляционные установки включают в себя вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, фильтры, автоматику и другое оборудование, позволяющее транспортировать воздух на большие расстояния и регулировать его параметры независимо от внешних условий. Такие системы способны не только подавать и удалять воздух в заданных объёмах, но и подвергать его многоступенчатой обработке: фильтрации, нагреву, охлаждению, увлажнению или осушению – что недоступно для естественной вентиляции. На практике довольно часто предусматривается смешанная вентиляция, сочетающая естественные и механические методы. Выбор оптимального варианта в каждом конкретном случае основывается на санитарно-гигиенических, технических и экономических соображениях.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Bahcivan. Радиальный вентилятор улитка BDRS-120-60 [Электронный ресурс] // BVN (Турция). – URL: https://www.bahcivanmotor.ru/ventilyatori/ radialnyj -ventilyator-ulitka-bdrs-120-60-metallicheskij-korpus-odnostoronnego- vsasyvaniya-brend-bvn-turcziya/ (дата обращения: 26.01.2026).
2) Fastwel. Распределённая система ввода-вывода: каталог продукции [Электронный ресурс]. – М.: ООО «Фаствел», 2023. – URL: https://www.fastwel.ru/upload/Fastwel-IO_cat_lite.pdf (дата обращения: 26.01.2026).
3) Fastwel. Программируемый контроллер узла сети Ethernet (Modbus TCP) ПЛК713-02 [Электронный ресурс] // Официальный сайт ООО «Фаствел». – URL: https://www.fastwel.ru/products/fastwel-io/programmiruemye-logicheskie-kontrollery-plk-fastwel-i-o/programmiruemye-kontrollery-uzla-seti/programmiruemyy-kontroller-uzla-seti-ethernet-protokol-peredachi-modbustcp-10-100-mbit-s-100m-vedushch/ (дата обращения: 26.01.2026).
4) Genesis64 Product Brief. – Iconics Inc., 2023. – 42 с.
5) I_ECON. Датчик влажности DHTS-XX0R100-C04-C [Электронный ресурс] // Каталог продукции. – URL: https://www.iecon.ru/catalog/datchiki-vlazhnosti/dhts-xx0r100-c04-c/ (дата обращения: 26.01.2026).
6) Shuft. Водяной охладитель WHR-W 400?200/3 [Электронный ресурс] // Официальный интернет-магазин. – URL: https://shuft.shop/product/shuft-whr-w-400-200-3-vodyanoy-okhladitel/ (дата обращения: 26.01.2026).
7) Zilon. Канальный водяной нагреватель ZWS 1000?500/3 [Электронный ресурс] // Каталог продукции. – URL: https://zilon.com.ru/catalog/ kanalnye_nagrevateli/zilon_zws_1000x500_3/ (дата обращения: 26.01.2026).
8) Воронов, М. В. Автоматическое управление. Управление организационными системами. Цифровые платформы : учебник для вузов / М. В. Воронов, В. И. Пименов, И. А. Небаев. – Москва : Юрайт, 2024. – 475 с.

Весь текст будет доступен после покупки