Контроллеры для систем вентиляции играют ключевую роль в управлении и мониторинге климатических условий в различных помещениях — от офисов и магазинов до производственных цехов и складов. Они обеспечивают комфорт для людей, регулируя параметры воздуха, такие как температура, влажность и уровень загрязнения, а также управляют работой вентиляторов, приводов и других компонентов системы. В зависимости от сложности и масштаба объекта, применяются различные типы контроллеров, каждый из которых имеет свои особенности и функциональные возможности.

Типы контроллеров для систем вентиляции

1. Умные термостаты
   Это компактные цифровые устройства, которые отслеживают температуру воздуха в помещении и автоматически включают или выключают систему нагрева, охлаждения или вентиляции при отклонении от заданных параметров. Они идеально подходят для небольших помещений, где требуется простое и эффективное управление климатом.

2. Логические контроллеры от компании MODERON
   Эти устройства предназначены для управления сложными системами, включающими приточные и вытяжные вентиляторы, рекуператоры тепла и холода, контуры нагрева и охлаждения, а также системы увлажнения и осушения. Логические контроллеры оснащены множеством датчиков для мониторинга температуры, влажности, уровня CO₂ и других параметров, что позволяет автоматически регулировать работу оборудования для поддержания оптимальных условий. https://moderon-electric.ru/software/moderon-hvac/

1. Централизованные серверы на базе промышленных ПЛК
   Такие системы используются на крупных объектах, где требуется управление десятками вентиляционных установок. Они включают в себя централизованные щиты управления, программное обеспечение для мониторинга и анализа данных, а также интеграцию с SCADA-системами. Это позволяет не только управлять вентиляцией, но и оптимизировать энергопотребление, а также оперативно реагировать на изменения условий.

Как работает управление приточно-вытяжной вентиляцией?

Процесс управления вентиляцией с использованием логического контроллера HVAC включает несколько этапов:

1. Анализ потребностей
   Контроллер учитывает такие факторы, как количество людей в помещении, температура, влажность и уровень углекислого газа, чтобы определить оптимальный режим работы системы.

2. Регулирование скорости вентиляторов
   В зависимости от расхода воздуха контроллер изменяет скорость вращения вентиляторов, используя электронные или механические регуляторы.

3. Мониторинг датчиков
   Датчики температуры, влажности, CO₂ и расхода воздуха передают данные контроллеру, который на их основе корректирует работу системы.

4. Контроль загрязнения воздуха
   Специальные датчики отслеживают уровень загрязнения (пыль, аэрозоли, химические вещества). При превышении допустимых норм контроллер увеличивает скорость вентиляции или активирует дополнительные фильтры. Также он мониторит состояние воздушных фильтров, используя датчики дифференциального давления.

5. Оптимизация энергопотребления
   Для повышения энергоэффективности контроллеры могут использовать сенсоры движения, отключая вентиляцию в пустых помещениях, или работать по расписанию, включая и выключая систему в нужное время.

Программный комплекс «Moderon HVAC»

Наша компания разработала уникальный программный комплекс для управления системами вентиляции — Moderon HVAC. Он позволяет гибко настраивать работу оборудования без сложного программирования, учитывая особенности российского климата и требования заказчиков.

Основные функции комплекса включают:

• Прогрев водяного нагревателя перед запуском;

• Многоуровневую защиту от замерзания;

• Обогрев воздушных заслонок;

• Продувку ТЭНов электрического нагревателя;

• Резервирование вентиляторов и насосов;

• Поддержку работы рекуператора в режиме охлаждения;

• Управление многоступенчатыми нагревателями и охладителями;

• Интеграцию с различными типами увлажнителей;

• Работу по недельному расписанию;

• Мониторинг безопасности с активацией аварийных сигналов;

• Ведение журнала аварий с сохранением истории событий.

Программное обеспечение «Moderon HVAC» обеспечивает не только комфорт, но и безопасность, а также значительно упрощает процесс управления сложными системами вентиляции. Более подробную информацию о возможностях комплекса вы можете найти в руководстве пользователя.

Таким образом, современные контроллеры для систем вентиляции — это высокотехнологичные решения, которые позволяют не только поддерживать комфортные условия в помещении, но и оптимизировать энергопотребление, повышать безопасность и упрощать управление климатическими системами.

Для различных точных систем, где требуется позиционирование рабочего элемента, манипуляторов и роботов существуют специальные готовые решения. И одно из них это PAC-ПЛК с CoDeSyS на борту.

Эта статья будет посвящена готовой библиотеке под названием Soft Motion в дистрибутиве CoDeSyS. Как обычно стараюсь писать по существу, без всякой воды.

Будем считать, что у вас установлен дистрибутив CODESYS V3.5 SP16 Patch 7.

Установка устройств для работы с ними (Таргеты)

В данном примере я использую ПЛК VECTOR CPR-VEC-CEC-C1/

На борту у него уже установлен Soft Motion Basic. Можно считать что это готовое устройство, которое сразу работает с сервоприводами. Использовать мы будем протокол EtherCat.

Мне нужно подключить к этому устройству два модуля ввода\вывода по встроенной шине, один модуль ввода\вывода по внешней шине и два сервопривода.

Залазим в инструмент репозиторий устройств.

Жмем Установить.

Конфиги можно скачать с официального сайта поставщика. У меня они были поэтому устанавливаем их. Нужно указать XML-файл конфигурации.

Устанавливаем все необходимые нам модули.

Это файл-конфигурация сервопривода. Нужно указать XML-файл конфигурации EtherCat.

Это файлы конфигурации внутренних модулей по шине.

Начальный запуск в CoDeSyS.

Затем создаем Стандартный проект. И запускаемся.

Выбираем Vector ARM.

Если нет библиотек Soft Motion, подгружаем их.

После этого можно пробовать загружать устройства. О них напишем позже.

Приветствую всех читателей.

Люблю вообще тему защищенного грунта, а в частности такие сооружения, как теплицы для выращивания овощей, фруктов и ягод. Лет 5 назад задавался вопросом, как это всё можно автоматизировать и упростить жизнь дачнику, огороднику и фермеру.

В 2020 году появился объект с реальными условиями - итальянская теплица на 5 соток. Там я проводил эксперименты работы автоматики, писал алгоритмы и подпрограммы для наиболее эффективного выращивания помидоров и огурцов.

Пишу продолжение серии постов про узлы автоматизации теплиц. Первая была написана про микроклимат. Эта статья будет посвящена поливу.

Поливаю, поливаю..

В принципе про полив исписано в интернете вдоль и поперек. Какие только приспособы и конструкции не предлагают для орошения почвы водой. Внесу небольшую свою лепту в это разнообразие.

На рынке существуют большое количество растворных узлов. У нас был самый простой - это бак с поддержанием уровня, в него со скважины закачивается вода.

После бака небольшая бочка с насосом для органических удобрений и клапана на несколько контуров. Осталось немного фото, как это всё выглядит.

Клапана для полива лучше ставить пластиковые. У них очень высокая устойчивость к агрессивным средам и высокий IP.

В нашей системе для теплицы 5 соток реализовано 6 контуров полива. Каждый можно настроить, чтобы включался с удобрениями или без.

1 контур можно настроить для работы по влажности, как раз, чтобы можно было прицепить туманогенератор (делали по простому по всей теплице растянули распылители с форсунками).

Контура настраиваются так, либо они работают по накопленной освещенности, либо по таймеру.

Реализация кода

Есть два варианта реализации - на ОВЕН ПР (Owen Logic) и на ПЛК200 (CODESYS).

Этот блок включает в себя четыре режима (Таймер, ручной, влажность и освещенность). Можно ещё сделать так, чтобы по месяцам настраивалась частотность поливов.

Все тоже самое в Codesys 3.5.

Работа по освещению.

Можно включить или выключить подкормку.

Подробнее можно посмотреть тут.

СПОЙЛЕР

Печатная плата (PCB)

1. Схемотехника (подбор, тестовый образец) - 150 тыс. руб.

2. Трассировка и разводка 2-х слойной PCB под корпус - 100 тыс. руб

3. Заказ 5 тестовых образцов со сборкой на JLCPCB \ Резоните - 50 тыс. руб.

4. Разработка и отладка ПО для МК - 150 тыс. руб.

5. Тестирование, выявление недочетов, доработка, улучшение функционала - 50 тыс. руб.

6. Еще 5 тестовых образцов с новыми правками - 50 тыс. руб.

7. Партия из 100 шт. со сборкой в Китае (индивидуально от количества и цены элементов, размера PCB, но дешевле, чем в РФ раза в 4) - 200 тыс. руб.

ИТОГО: 750 тыс. руб.

Корпус

Дизайн

1. Разработка дизайна корпуса - 250 тыс. руб.

2. Подготовка 3Д модели для литья пластиком - 250 тыс. руб.

3. Рендеры устройства (10 шт.) - 50 тыс. руб.

4. Правки и доработки - 50 тыс. руб.

Производство

1. Пресс-формы в Китае из стали (500 тыс. руб. за элемент корпуса в среднем) - 1 500 тыс. руб. (аванс 50%)

2. Пресс-формы в РФ из стали (800 тыс. руб. за элемент)

3. Пресс-формы в РФ из алюминия для простых деталей (150 тыс. руб. за элемент)

4. Партия корпусов 1000 шт. - 200 тыс.руб.

ИТОГО: 600 + 1 700 = 2 200 тыс. руб.

ВСЕГО: 2 950 тыс. руб.

Как это было у нас

Однажды в студеную зимнюю пору с рынка АСУ ТП ушли зарубежные производители контроллеров и модулей расширения (Siemens, Carel, Schneider Electric, Danfoss, WAGO...). Покрутились мы вокруг, да около, попробовали перейти на Zentec, потом ОВЕН и EKF, пострадали от души, да решили заняться собственной разработкой контроллеров под свои нужды.

Скажете, что решили изобрести "велосипед"?! Нет, просто сделали свой.

Лучше постоянно улучшать свой продукт, чем пользоваться хорошим, но чужим.

1. Проанализировали рынок, определили нишу и спрос на продукт

2. Детально разобрали предложения конкурентов

3. Выявили лучшие решения, дополнили своими преимуществами

4. Приступили к разработке

Схемотехника, ПО и тестовые образцы PCB

Если у самих опыта в схемотехнике нет, то лучше обратиться к специалистам в этом вопросе.

Составляем подробное Техническое задание на разработку устройства, где описываем:

1. Количество входов\выходов

2. Виды измеряемых величин и точность измерения

3. Поддерживаемые интерфейсы

4. Необходимость изоляции \ развязки

5. Напряжение питания и тип его подключения

6. Производитель и семейство микроконтроллера

7. Расположение входов\выходов относительно платы

8. Вид и размер разъемов подключения

9. Приблизительные размеры печатной платы

10. Описываем способ и места креплений платы к корпусу (защелки \ пазы \ винты)

11. Необходимость вручную распаять пару тестовых образцов

12. Написание прошивки МК для проверки схемотехники

13. Программное обеспечение, в котором будет вестись разработка

14. Методы тестирования и испытаний

Я советую использовать web версию EasyEDA Pro. В ней можно добавить разработчиков и контролировать процесс, вносить правки, есть 3Д модели, симуляция и проверки. По окончанию работ в ней же заказать тестовые платы на JLCPCB, либо экспортировать BOM, Gerber, Pick и заказать в любом другом месте.

• Ищем исполнителя на FL, авито, тематических форумах, а лучше в ТГ каналах по схемотехнике

• Отправляем ему ТЗ и просим прислать свое портфолио и рассказать о реализации похожих проектов

• Выбрать пару понравившихся предложений, обсудить стоимость и срок выполнения

• Разбить оплату на этапы работ и приступить к разработке

Если схемотехник отличный, но нужный вам микроконтроллер программировать не умеет, то параллельно ищем разработчика ПО для тестовой прошивки.

Задача тестовой прошивки запустить МК и убедиться в правильной работе входов\выходов. Часто бывает, что в процессе тестирования какие-то решения по схемотехнике приходится переделывать.

Можно обратиться в специализирующиеся фирмы, что выйдет значительно дороже, но "под ключ".

Через месяц схемотехника разработана. Тестовый образец за пару суток неделю распаян и протестирован. Можно переходить к переосмыслению того, как все это переделать разработке корпуса.

Разработка корпуса устройства

Для наших целей нужен пластиковый прочный корпус, не поддерживающий горения, с возможностью крепления на DIN-рейку. Высокая текучесть пластика позволяет реализовать почти любой дизайн, а так же быстрое массовое производство нужного цвета.

Разработку корпуса можно разделить на:

Дизайн

Прототип

Модель для серийного производства

Выбираем несколько понравившихся корпусов у конкурентов, а так же описываем и прилагаем скрины того, какие дизайнерские решения хотелось бы применить.

В нашем случае устройство монтируется в шкаф управления на DIN-рейку и иногда закрывается пластиковым пластроном, поэтому ориентируемся на корпус Gainta D3MG, к примеру. На сайте производителя есть 3D модель корпуса в формате .step, которую можно примерить к своей плате для лучшего понимания своего дизайна.

Мне понравилось работать в Shapr3D. Экспортировали из EasyEDA 3D модель платы в формате .step, закинули в Shapr3D вместе с моделью корпуса и давай подгонять.

Как ни странно - снова составляем детальное Техническое задание на разработку корпуса и указываем:

1. Размеры корпуса

2. Скрины понравившихся решений (не обязательно в пластиковых корпусах)

3. Прикладываем 3D модель печатной платы

4. Места и тип крепления печатной платы к корпусу

5. Способ соединения частей корпуса между собой

6. Расположение световодов и технологических отверстий

7. Цвет материалов, расположение вентиляционных отверстий, толщина стенок

8. 3D модель корпуса должна быть передана в исходном редактируемом виде

9. Обговорить возможность печати пары прототипов на 3D принтере (лучше порошковом)

После составления ТЗ приступаем к его реализации

• Ищем промышленного дизайнера (пара ссылок в конце статьи)

• Обсуждаем с ним детали

• Разбиваем на этапы и приступаем к работе

Согласовываем размер и расположение световодов и технологический \ вентиляционных отверстий.

Получаем первые наброски корпуса и примеряем к печатной плате

Проверяем места установки платы, разъемы, дополнительное оборудование и общую концепцию.

После тщательной проверки в САПР печатаем образцы корпуса на обычном 3D принтере (или на фотополимерном, как на фото ниже). Устанавливаем печатные платы, проверяем места креплений и качество сборки деталей корпуса между собой.

На данном этапе мы получили 3D модель корпуса, но она, пока что, не пригодна для литья.

Изготовление пресс-формы для литья под давлением

Для литья под давлением необходимо доработать полученную модель:

• Проверить толщины

• Добавить уклоны для лучшего извлечения деталей из пресс-формы

• Проработать крепления и расположение элементов

• Добавить технологические углубления (компенсаторы) для предотвращения деформации материала

Пресс-форму для малой партии (до 50 тыс. смыканий) можно заказать из алюминия. Он легче поддается обработке, но и требования к изготавливаемой детали будут другими, так как высоким давлением легко замять тонкие перегородки.

Если корпус состоит из сложных деталей с мелкими частями - стальная форма

Простая форма деталей и невысокая точность - алюминиевая

Где заказывать пресс-форму?

Можно для начала отправить запрос по фирмам из ссылки в конце статьи. Прицениться, узнать требования и выслушать замечания.

После чего ищите в каких числах в Экспо-центре в Москве будет проходить выставка Rosmould & 3D-TECH и планируете поездку. Обычно это середина июня. В 2025 году она будет проходить с 17 по 19 июня.

• Берете с собой свой образец корпуса, сумку для брошюр и приезжаете на выставку

• Ходите по всем Китайским стендам и показываете свой корпус, собираете контакты

• После выставки отправляете 3D модель и собираете с них коммерческие предложения (invoice). Желательно, чтоб у них уже был опыт изготовления пластиковых корпусов для электроники и того качества, которое бы вас устроило.

• Открываете счет в ВТБ в юанях и оплачиваете аванс 50%

• Инженеры с производства начнут присылать замечания к модели и варианты их решения

• После обсуждения всех вопросов и замечаний начнут производство длиною пару месяцев

• Изготовят первые образцы и пришлют фото и видео, если все устраивает, то отправят их на согласование вам в посылке (обычно 10 шт.)

Некоторые (большинство) компании могут предложить так же и само литье деталей корпуса, либо отправят вам пресс-форму, если планируете лить в России.

Минимальный заказ от 1 000 шт.

При ввозе в Россию может потребоваться растаможить пресс-формы, либо вести их "карго" окольными путями.

Когда модель утверждена - начинается моделирование пресс-формы. Обязательно запрашивайте исходники (3D модель в редактируемом виде) по завершению работ.

Пресс-форма изготовлена, тестовые образцы получены - можно начинать серийное производство.

Затем сертификация устройств и мои поздравления. Надеюсь, что все у вас получится.

Выставка Rosmould & 3D-TECH проходит в Москве в середине июня.

Выставка ExpoElectronica проходит в Москве в середине апреля, где обязательно нужно побывать для обмена визитками с Китайскими и Отечественными производителями электроники.

Полезно почитать: Дизайн интерфейса для промышленного контроллера от Георгия Лефтар или Кейс: как мы корпус контроллера делали.

Так же есть весьма неплохой сайт, где можно поискать промышленных дизайнеров и изготовителей пресс-форм в России.

Наш сайт с Серверами автоматизации СА-02м, модулями питания и модулями расширения можно посмотреть тут: ЦИНТРОН - Устройства автоматизации

Подписаться на новости по нашим устройствам в телеграм тут: Цинтрон. Устройства автоматизации

Описание Сервера автоматизации СА-02м

Питается от 24 вольт постоянного тока через торцевой разъем от модуля питания МП-02м. Там же в торцевых разъемах (слева и справа по одному) расположены RS-485, к которым можно подключить модули расширения МР-02м для увеличения количества входов\выходов (дискретные, аналоговые). Устройство на базе одноплаточника с "камнем" Allwinner A40i. Установлен Armbian + Linux 6.1.0-rc6. Оперативной памяти 512 Мб, eMMC на 8 Гб, чего вполне достаточно для диспетчеризации 5 000 тегов в MasterSCADA4D (по информации о нагрузочных тестах СА-02м в ООО "МПС Софт").

У сервера автоматизации СА-02м на борту 5 RS-485, один из которых с гальванической развязкой (изолированный). При установке системы диспетчеризации появляется возможность опрашивать различное инженерное и сетевое оборудование по протоколам МЭК 61850, МЭК 60870-5-104, Modbus RTU, Modbus TCP, OPC UA, SNMP, MQTT, BACnet, Profinet, Меркурий и других, что позволяет создать локальную систему учета электроэнергии, управлять системами вентиляции и кондиционирования воздуха, освещением, отоплением и т.д.

Так же есть возможность установить SCADA Каскад, Simple-SCADA, CoDeSys, NodeRed, OpenHab, Home Assistant и любое другое совместимое ПО.

"Под капотом"

На верхней плате:

• пара микросхем для RS-485 в торцевых разъемах

• пищалка

• статусные светодиоды

• кнопка перезагрузки

На нижней плате:

• 3 разъема для RS-485

• разъем для дискретного выхода

• Ethernet

• USB type-C + USB Type A

• управление питанием USB для перезагрузки модемов

• разъем под microSD

• PCI-e для одноплаточника

• батарейка для часов реального времени (RTC)

Характеристики "одноплаточника" на Allwinner A40i

• Allwinner A40i - 4xARM Cortex-A7 1200МГц

• 512 Мб DDR3 DDR-1200

• 8 Гб eMMC

• 2 х Ethernet 100/10M, 2 x USB

• I/O: CAN, UART, SPI, I2C, PWM, HP-out, TV-in, GPIO ...

• Размеры PCI-e 30х51х4мм

• Температурный диапазон -40 ... +85 °C

Как это работает

Подключили сервер автоматизации СА-02м к модулю питания МП-02м-24, подключили модули расширения, разработали проект диспетчеризации в MasterSCADA4D с нужной логикой работы и загрузили его.
Подключились на web по IP и управляете нужным оборудованием через графический интерфейс.
Затем добавили счетчики электроэнергии и реализовали энергоучет.

Воткнули USB модем, настроили подключение к серверу, так как это все в контейнере за пол версты от офиса и кабель не проложить до него. Потом добавили интеграцию с телеграм и начали получать уведомления на телефон. Добавили модуль с LoRaWAN для беспроводных датчиков и связи с другим контейнером. По SNMP добавили пару серверных стоек, для большего спокойствия, и можно идти на новогодние праздники.

Передумали, зашли под админкой, поставили CoDeSys с Control Basic M лицензией, и используете, как ПЛК. Нужно для дома - NodeRed и Home Assistant.

Ссылки, идеи

Будем рады Вашим идеям, предложениям и содействию по расширению функционала и возможностей СА-02м.

Сервер автоматизации СА-02м, модуль питания и модули расширения можно посмотреть тут: ЦИНТРОН - Устройства автоматизации

Одноплаточник можно глянуть тут: SK-A40i-NANO-2E

Подписаться на новости по нашим устройствам в телеграм тут: Цинтрон. Устройства автоматизации