Система автоматичного керування припливно-витяжною вентиляцією з рекуперацією тепла
Автор: Кухоцький Володимир Петрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська робота присвячена розробленню автоматизованої системи керування припливно-витяжною вентиляційною установкою з рекуперацією тепла, електричним калорифером та сучасними виконавчими механізмами на базі програмованого логічного контролера Schneider Electric серії TM172. Актуальність магістерської кваліфікаційної роботи зумовлена зростанням вимог до енергоефективності інженерних систем будівель, забезпечення нормативних параметрів мікроклімату та підвищення надійності роботи вентиляційних установок в умовах змінних теплових навантажень і нестабільного електропостачання. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є підвищення енергоефективності та надійності роботи припливно-витяжної вентиляційної системи з рекуперацією тепла, шляхом розроблення структури автоматизації, алгоритмів керування та програмно-апаратної реалізації на базі ПЛК TM172 з урахуванням вимог нормативних документів до параметрів повітрообміну і мікроклімату. Об`єкт дослідження – процес керування припливно-витяжною вентиляційною установкою з рекуперацією тепла, електричним нагрівачем та допоміжними елементами (заслінками, фільтрами, системою захисту). Предмет дослідження – структура системи автоматизації, алгоритми роботи, апаратні засоби керування та програмна реалізація системи на базі ПЛК Schneider Electric TM172. У роботі виконано аналіз конструктивних схем припливно-витяжних установок з рекуперацією тепла, обрано конфігурацію установки з рекуператором, фільтрами, припливним та витяжним вентиляторами, електричним повітронагрівачем і регулюючими повітряними заслінками. На основі паспортних характеристик та розрахункового повітрообміну обґрунтовано вибір електродвигунів вентиляторів (ЕС-двигуни з керуванням сигналом 0–10 В), електричного калорифера та пов’язаних із ним твердотільних реле, сервоприводів повітряних заслінок, пресостатів фільтрів а також давачів температури приточного, витяжного та зовнішнього повітря. Окрему увагу приділено вибору програмованого логічного контролера. Обґрунтовано застосування ПЛК Schneider Electric TM172 із необхідною кількістю дискретних та аналогових входів-виходів, вбудованими засобами роботи по Modbus та можливістю реалізації складних алгоритмів керування вентиляційними агрегатами, електричним нагрівачем і системою аварійного захисту. Розроблено структуру щита керування, підібрано комутаційну апаратуру, захисні автомати, пускачі, твердотільні реле, клемні з’єднання та кабельні лінії з урахуванням розрахункових струмів, умов монтажу та вимог електробезпеки. Реалізовано послідовність запуску і зупинки вентиляторів, логіку контролю стану фільтрів за сигналами пресостатів, алгоритми захисту від замерзання (за температурою повітря після калорифера та станом теплогенеруючих елементів), поетапне або імпульсно-фазове керування електричним нагрівачем через SSR-реле, а також взаємодію з сервоприводами повітряних заслінок в залежності від режиму роботи та стану рекуператора. Розроблено систему аварійної та попереджувальної сигналізації, яка забезпечує реєстрацію та відображення основних типів несправностей: спрацювання захисту калорифера, перевантаження вентиляторів, спрацювання пресостатів фільтрів і вентиляторів, відхилення температури від заданих меж, відсутність живлення, аварійний стоп. Логіка сигналізації дозволяє оператору швидко ідентифікувати причину зупинки установки, а також реалізує блокування повторного пуску до усунення небезпечних факторів. Програмну частину системи реалізовано у середовищі розробки для контролерів серії TM172 із використанням структурованих функціональних блоків для керування вентиляторами, рекуператором, електричним нагрівачем, системою сигналізації та діагностики. Передбачено можливість інтеграції контролера в диспетчерську систему по протоколу Modbus, організовано зручний операторський інтерфейс із відображенням основних технологічних параметрів, станів механізмів, аварійних повідомлень та можливістю зміни налаштувань користувача (уставки температури, режими роботи, часові затримки). Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що розроблена система автоматизації може бути використана як типове рішення для припливно-витяжних установок з рекуперацією теплоти, електричним нагрівачем та ЕС-двигунами. Запропоновані підходи до вибору обладнання, побудови алгоритмів керування, організації системи захисту й сигналізації та структурі електричних схем можуть бути безпосередньо застосовані при проектуванні, модернізації та експлуатації вентиляційних систем громадських і промислових будівель. Ключові слова: припливно-витяжна вентиляція, рекуперація тепла, електричний калорифер, ЕС-двигун, сервопривід повітряної заслінки, пресостат, давач температури, програмований логічний контролер, Schneider Electric TM172, система автоматизації, Modbus.