Details

Данная работа посвящена созданию автоматизированной системы управления (АСУ ТП) промышленной приточной-вытяжной вентиляцией, объединяющей локальные контуры интеллектуального нечеткого регулирования и верхний уровень диспетчерского контроля. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Системный анализ динамики процессов воздухоподготовки как нелинейного объекта управления и обоснование архитектуры системы автоматизации. 2. Построение термодинамической математической модели цифрового двойника с применением метода числа единиц переноса теплоты (NTU). 3. Синтез архитектуры систем нечеткого вывода (Fuzzy Logic Control) для подавления автоколебаний клапанов, оптимизации фрикулинга и адаптивного ограничения мощности вентиляторов. 4. Проектирование программных алгоритмов нижнего уровня на языке Structured Text для программируемого логического контроллера, реализация системы цифровой фильтрации и технологических защит. 5. Разработка человеко-машинного интерфейса (HMI) и конфигурация SCADA-системы на базе платформы Alpha.Platform для визуализации и контроля. Работа проведена с использованием методов математического моделирования и теории автоматического управления. В качестве объекта исследования выступают различные процессы климатической установки. Были рассчитаны оптимальные параметры баз правил регуляторов, разработаны алгоритмы переключения режимов и защиты от интегрального насыщения. В результате спроектирована система управления, сформированы технологические рекомендации по предиктивному управлению клапанами теплоносителя. Внедрение предложенных решений позволяет снизить механический износ исполнительной арматуры на 96,8% и повысить общую энергоэффективность работы установки на 8,7%. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии: среда программирования контроллеров CODESYS, программный комплекс Alpha.Platform, среда инженерных вычислений MATLAB (Simulink).

This work is devoted to the creation of an automated process control system (APCS) for industrial supply and exhaust ventilation, combining local intelligent fuzzy control loops and a supervisory control and data acquisition (SCADA) level. The tasks solved during the research: 1. System analysis of the dynamics of air handling processes as a nonlinear control object and justification of the automation system architecture. 2. Construction of a thermodynamic mathematical model of a digital twin using the Number of Transfer Units (NTU) method for heat transfer. 3. Synthesis of fuzzy logic control (FLC) architectures to suppress valve hunting, optimize free cooling, and adaptively limit fan power. 4. Design of low‑level software algorithms in Structured Text for a programmable logic controller, implementation of digital filtering and technological protections. 5. Development of a human‑machine interface (HMI) and configuration of a SCADA system based on the Alpha.Platform for visualisation and control. The work uses methods of mathematical modelling and automatic control theory. Various processes of an air handling unit serve as the research object. Optimal parameters for the rule bases of the controllers were calculated, and algorithms for mode switching and anti‑windup protection were developed. As a result, a control system was designed, and technological recommendations for predictive control of heating medium valves were formulated. Implementation of the proposed solutions reduces mechanical wear of actuators by 96.8% and improves the overall energy efficiency of the unit by 8.7%. To achieve these results, the following information technologies were used: CODESYS programming environment for controllers, Alpha.Platform software suite, and MATLAB (Simulink) engineering computation environment.