AIで設備を自動制御して省エネと光熱費削減を実現

AIで設備を自動制御して省エネと光熱費削減を実現する方法を解説します。

自動制御とは

自動制御の定義

デジタル制御は長年にわたって私たちに使用されてきましたが、デジタル制御を常時使用しない人は、その機能を認識しているわけではありません。

これらの制御システムを説明するために、ダイレクト デジタル制御 (DDC)、ビルディング オートメーション システム (BAS)、エネルギー管理システム (EMS)、設備管理システム (FMS) などの用語が使用されます。

これらの制御は、空調システムの正確かつ信頼性の高い制御を提供できます。

自動制御の利点

デジタル制御は、他のタイプの制御システムでは不可能な制御戦略とエネルギー節約機能を提供できます。

多数の入力から機器の動作に関する情報を収集し、比較できます。収集された情報は、最適な動作のための制御コマンド出力を決定する複雑な計算を実行するためにシステムによって使用されます。

入力

センサータイプ

センサーはシステムから情報を収集し、デジタル コントローラーへの入力として使用します。

デジタル コントローラーは、この情報を使用してシステムの制御に関する決定を行います。多種多様なセンサータイプが存在します。

例えば、温度や圧力、湿度、風速、ダンパーとバルブの位置、送風機の速度、空気の質などを検出するセンサーが存在します。

アナログ入力のセンサー

一般的なセンサーには、デジタルとアナログの 2 つのタイプがあります。アナログとは変化するという意味です。

温度の変化または圧力の変化は、制御装置によって感知され、制御装置への入力として使用される可変電圧またはアンペア数信号が生成されます。

アナログ入力は通常、AI という文字で示されます。アナログ入力には次のものが含まれます。

デジタル入力のセンサー

これらの各センサーは変数を測定し、その変数をさまざまな電圧または電流信号に変換し、その信号をコントローラーのソフトウェアへの入力としてコントローラーに送信して、システムの動作を決定します。

デジタル入力 (DI) はオンおよびオフ信号です。シンプルな 2 ポジションスイッチはデジタル デバイスです。

モーターがオンになっているかオフになっているか、または煙探知器が警報を発しているかどうかがわかります。デジタル信号の例としては、次のような負荷やアラームのステータスがあります。

出力

アナログ出力

コントローラーが入力を受信し、そのソフトウェア プログラムを使用して入力に基づいて適切な制御決定を行った後、コントローラーは出力信号を機器に送信して動作を最適化します。

入力信号と同様に、出力信号もアナログまたはデジタルの場合があります。

アナログ出力 (AO) 信号は、モーター速度、バルブ位置、空気と水の流量、またはその他の変数を制御するために使用されるさまざまな電圧または電流です。例としては次のものが挙げられます。

デジタル出力

デジタル出力 (DO) 信号は単に負荷をオンまたはオフにするだけであり、通常はスタート/ストップ機能と呼ばれます。 「有効化」という用語も使用されます。例は次のとおりです。

動作シーケンス

デジタル出力信号は、特定の順序で負荷をオンにする必要がある動作シーケンスも決定します。

ステータス (または DI) 信号は、次の DO 信号がシーケンス内の次のロードを有効にする前に、各ロードが実際にオンになったことを証明する必要があります。

入出力を特定するポイントの定義

アナログおよびデジタルの入力および出力は「ポイント」と呼ばれます。

したがって、使用可能なすべてのアナログおよびデジタルの入力および出力を特定するために、特定のアプリケーション用に「ポイント リスト」を作成できます。必要に応じてポイントを追加することも可能です。

制御戦略

アプリケーションへの展開

アナログおよびデジタル入力、およびアナログおよびデジタル出力が利用可能になると、高度な制御戦略をコントローラーのソフトウェアにプログラムすることが可能になります。

コントローラーは単なるマイクロプロセッサーまたはコンピューターです。 DDC 制御システムは通常、アプリケーション固有のコントローラーを使用します。これらのコントローラーは、空調制御のニーズを満たすように設計されています。

DDC制御の機能

DDC 制御は、電気機械制御および空気圧制御が実行できるすべての一般的な制御機能を実行できます。ただし、DDC 制御ではさらに多くのことができます。

一般的な制御機能には、夜間セットバック、夏/冬セットバック、屋外空気リセット、ボイラー リセット、正確なエンタルピー エコノマイザー制御、占有スケジュール、機器のステージング、負荷制限などが含まれます。

DDC システムは、エネルギー消費情報と動作履歴を収集して、ダウンロードと分析を行ったり、メンテナンスのスケジュールを設定したりできます。

最適なスタート/ストップと適応制御

起動停止の最適化

より重要な省エネ機能の 1 つは、最適な起動/停止です。制御システムのセンサーは、屋内および屋外のさまざまな条件下でシステムが快適な状態に達するまでにかかる時間に関する情報を収集します。

この情報は、最小限のコストで快適な状態を維持するために機器を起動および停止する最適な時間を決定するマイクロプロセッサ計算の基礎として使用されます。

直接デジタル制御システムの利点

実際、システムはシステムが過去にどのように反応したかに基づいて、動作条件に対して最適なアクションが何であるかを時間をかけて学習します。

したがって、システムは自己調整し、時間の経過とともによりインテリジェントになります。要約すると、直接デジタル制御システムの利点のいくつかをリストします。