Разработка системы управления климатом в помещении центра обработки данных

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Теоретические основы АСУ ТП 6
1.2 Постановка задачи, описание объекта 22
1.3 Описание технологического процесса 26
1.4 Выбор способа вентиляции и регулируемых величин 28
2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 30
2.1 Структурная схема системы автоматического управления 30
2.2 Функциональная схема автоматизации 30
2.3 Принципиальная электрическая схема 32
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 34
3.1 Выбор контроллера 34
3.2 Описание оборудования 35
3.3 Разработка алгоритма 39
3.4 Разработка программного обеспечения 41
3.4 Проектирование человеко-машинного интерфейса 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 70

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Современные промышленные и гражданские объекты предъявляют всё более высокие требования к обеспечению комфортных и безопасных условий воздушной среды. Системы вентиляции играют ключевую роль в поддержании заданных параметров микроклимата — температуры, влажности, кратности воздухообмена и концентрации вредных веществ. В условиях роста энергозатрат и ужесточения экологических норм ручное или упрощённое управление вентиляцией становится неэффективным. Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) позволяет не только обеспечить стабильное поддержание регламентированных параметров, но и значительно снизить энергопотребление за счёт адаптивного регулирования. В связи с этим разработка и реализация современной АСУ ТП для системы вентиляции остаётся актуальной инженерной задачей, соответствующей общемировым тенденциям цифровизации инженерных систем.
Цель работы: Разработка и реализация автоматизированной системы управления вентиляцией на базе промышленного контроллера с обеспечением точного регулирования заданных параметров воздушной среды и удобного человеко-машинного взаимодействия.
Задачи исследования:
1. Изучить теоретические основы построения АСУ ТП и особенности автоматизации систем вентиляции.
2. Выполнить постановку задачи автоматизации и дать техническое описание объекта управления.
3. Проанализировать технологический процесс вентиляции и обосновать выбор регулируемых величин (температура, расход воздуха и др.).
4. Разработать структурную и функциональную схемы автоматизации системы вентиляции.
5. Спроектировать принципиальную электрическую схему подключения оборудования.
6. Обосновать выбор программируемого логического контроллера и вспомогательного оборудования (датчиков, исполнительных механизмов).
7. Разработать алгоритм управления вентиляционной установкой в автоматическом режиме.
8. Реализовать программное обеспечение для контроллера и спроектировать человеко-машинный интерфейс (HMI) оператора.
Объект исследования: Технологический процесс вентиляции промышленного или общественного здания.
Предмет исследования: Система автоматического управления вентиляцией, включающая аппаратные средства (контроллер, датчики, исполнительные устройства), программное обеспечение и человеко-машинный интерфейс.

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Теоретические основы АСУ ТП
Автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП) – это управляющая система, предназначенная для расчёта и передачи управляющих воздействий требуемого характера на объект управления. В производственных условиях таким объектом выступает технологический процесс, направленный на выпуск продукции заданного качества.
Технологический объект управления (ТОУ) в производственных системах представляет собой комплекс, включающий как совокупность технологического оборудования, так и сам технологический процесс, ориентированный на изготовление продукции и требующий при эксплуатации строгого соблюдения инструкций и регламентов.
К ТОУ относятся следующие типы производственных объектов:
1. Обособленные совокупности производственных единиц, позволяющие осуществлять самостоятельные технологические процессы.
2. Изолированные комплексы, состоящие из отдельных производств, цехов или участков, на которых реализуется преимущественно технологическое управление.
Совокупность ТОУ и АСУ ТП, полностью обеспечивающей его управление, в теории управления именуется автоматизированным технологическим комплексом (АТК).
Производственная АСУ ТП представляет собой частный случай человекомашинной системы и предназначена для выполнения следующих функций:
1. Автоматизированного сбора всей необходимой для управления информации и данных.
2. Предварительной обработки этих данных, при необходимости – их хранения и формирования на их основе возможных управленческих решений.
3. Управления ТОУ с учётом заложенных в систему критериев оптимальности.
Такое определение АСУ ТП является многогранным и подчеркивает наличие в её составе:
– автоматизированных средств сбора и комплексной многоаспектной обработки технологической информации, реализуемых преимущественно с использованием вычислительной техники;
– активной роли человекаоператора как субъекта труда, принимающего непосредственное участие в разработке и принятии управленческих решений верхнего уровня;
– ввода и последующей обработки в системе значительных объёмов технологической и техникоэкономической информации;
– общей цели функционирования системы – достижение оптимального управления ТОУ в соответствии с установленными критериями качества за счёт выработки и реализации соответствующих управляющих воздействий.
Критериями управления АСУ ТП называют показатели, характеризующие интегральное качество функционирования ТОУ. В зависимости от применяемых управляющих воздействий, типа оборудования, используемых приборов, методов управления и особенностей технологического процесса эти критерии принимают конкретные числовые значения.
Типичными примерами критериев управления при фиксированном уровне качества продукции служат обобщённые техникоэкономические показатели, такие как:

Весь текст будет доступен после покупки

1) ASHRAE Thermal Guidelines for Data Processing Environments. – 5th ed. – Atlanta: ASHRAE, 2021. – 68 p.
2) IEEE Standard for Environmental and Mechanical Equipment in Data Centers (IEEE 1100–2023). – New York: IEEE, 2023.
3) Stateflow. Моделирование логики управления // ООО «Экспонента». – [Электронный ресурс]. – URL: https://exponenta.ru/stateflow
4) Бородин И.Ф., Кудрявцев А.В. Программируемые логические контроллеры: учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2023. – 256 с. – (Высшее образование).
5) ГОСТ Р 58745–2019. Центры обработки данных. Общие требования к условиям эксплуатации. – Введ. 2020–07–01. – М.: Стандартинформ, 2020.
6) Захаркина С.В., Савина Л.Ю., Соловьев П.Р. Система автоматического управления теплицей на базе микроконтроллера ARDUINO UNO // Сборник научных трудов кафедры автоматики и промышленной электроники. – М.: РГУ им. А.Н. Косыгина, 2019. – С. 110–116.
7) Индуктивные бесконтактные датчики серии LK // ООО «КИП-ПРИБОР». – [Электронный ресурс]. – URL: https://www.kippribor.ru/beskontaktnye-datchiki/induktivnie/lk
8) Канальный вентилятор Lufberg CL 315 // ООО «Ситиклимат». – [Электронный ресурс]. – URL: https://cityclimat.ru/shop/vent/ventilyatory/kanalnye/lufberg/cl-315
9) Канальный увлажнитель воздуха PRO-6000к // ООО «Гиппократ». – [Электронный ресурс]. – URL: https://www.gippokrat.ru/catalog/industrial-humidifiers/kanalnyy_uvlazhnitel_vozdukha_pro_6000k/

Весь текст будет доступен после покупки