Ім'я файлу: Курсова робота Новак.docx
Розширення: docx
Розмір: 1899кб.
Дата: 19.05.2022
скачати
Пов'язані файли:
1 практичне (трудове право) (1).docx
методика.pptx
Інформаційний посібник товарознавство.pdf
реферат на тему інформаційні війни.docx
ДЗ.docx
Семінар 1.pptx
Osnovy (1).pdf
Індивідуальна робота Поліщук С.А. 22ППО(м).docx
Звіт класного керівника.docx
реферат.docx

Завдання

на курсовий проект із дисципліни

«Автоматизація технологічних процесів та виробництв»

Студентові Новак Д.О.

Технічне завдання
Розробка системи автоматичного регулювання температури повітря в теплиці

Зміст пояснювальної записки

Розділ 1. Опис технологічного процесу як об’єкту керування

    1. Опис технологічного процесу заданої дільниці

    2. Вимоги до системи автоматичного регулювання

    3. Технологічна схема, опис

Розділ 2 . Розробка САУ

2.1. Параметрична схема об’єкта автоматизації

2.2. Блок-схема алгоритму керування

2.3. Вибір технологічного обладнання

2.4. Функціональна схема автоматичного регулювання, опис

2.5. Принципова схема автоматичного регулювання, опис

2.6. Операторський інтерфейс автоматизованого робочого місця

2.7. Обгрунтування та вибір технічних засобів системи автоматизації, специфікація засобів автоматизації

Висновки

На першому листі подати:

функціональну схему автоматичного регулювання (ділянки виробництва);

На другому листі подати:

принципову електричну автоматичного регулювання (ділянки виробництва);.

Матеріали з Курсового проекту оформити відповідно до Державних стандартів і ЄСКД

.

Завдання отримав________________________

«_____»_________________2021 р.

Завдання видано________________________ доцент Лукін В.Є.

«______» ______________ 2021 р.

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ННІ ЕНЕРГЕТИКИ, АВТОМАТИКИ І ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ ТА РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ІМ. АКАД. І.І. МАРТИНЕНКА

Курсова робота з дисципліни «АТП» на тему

«Розробка системи автоматичного регулювання температури повітря в теплиці

»

Виконав:

студент 1СТ курсу

групи АКІТ-20001бСТ

Новак Д. О.

Перевірив:

Лукін.В.Є.

Оцінка:

За нац. шкалою __________

За шкалою ECTS ________

Кількість балів _________

Київ 2020

Зміст

Вступ

Розділ 1. Опис технологічного процесу як об’єкту керування

    1. Опис технологічного процесу заданої дільниці

    2. Вимоги до системи автоматичного регулювання

    3. Технологічна схема, опис

Розділ 2 . Розробка САУ

2.1. Параметрична схема об’єкта автоматизації

2.2. Блок-схема алгоритму керування

2.3. Вибір технологічного обладнання

2.4. Функціональна схема автоматичного регулювання, опис

2.5. Принципова схема автоматичного регулювання, опис

2.6. Операторський інтерфейс автоматизованого робочого місця

2.7. Обгрунтування та вибір технічних засобів системи автоматизації, специфікація засобів автоматизації

ВИСНОВКИ

Перелік використаної літератури

Вступ

Автоматизація виробництва – це процес в розвитку машинного виробництва, при якому функції управління і контролю, що раніше виконувалися людиною, передаються приладам і автоматичним пристроям.

Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керуючими засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів, інтелектуальних засобів вимірювання і контролю, інформаційно об'єднаних промисловими мережами.

Роль людини в виробництві зводиться до наладки, регулювання, обслуговування засобів автоматизації та спостереження за їх дією. Якщо автоматизація полегшує фізичну працю людини, то вона має за мету полегшити також і розумову працю людини.

Автоматизація параметрів дає значну перевагу:

- забезпечує зменшення чисельності робочого персоналу, тобто збільшує продуктивність його праці;

- приводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

- збільшує точність параметрів виробництва;

- збільшує безпеку праці і надійність роботи обладнання.

Для підвищення продуктивності і полегшення праці в сільському господарстві необхідно головну увагу приділяти питанням комплексного використання електроенергії і поглиблення автоматизації сільськогосподарського виробництва.

Укази Президента України, Постанови Верховної Ради України та Кабінету Міністрів України щодо реформування аграрного сектору економіки забезпечують позитивні зрушення в сільськогосподарському виробництві країни.

За останні роки парк енергообладнання в АПК значно поповнився, став більш досконалим за енергетичними характеристиками. У господарствах щороку споживається більше ніж 10 % усієї вироблюваної в країні електроенергії, а за сумарною потужністю, кількістю і номенклатурою використовуваного електрообладнання сільське господарство України займає одне з провідних місць серед галузей народного господарства.

Автоматизація технологічних процесів й надалі вдоско­налюватиметься. Науково-дослідні і проектні організації працюють над створенням принципово нових автоматизо­ваних систем управління технологічними процесами, до структури яких вводяться керуючі обчислю­вальні машини (КОМ). Завдяки функціонуванню КОМ та­кі системи керують технологічними процесами в оптималь­них режимах і дають змогу значно зменшити затрати прані і одночасно збільшити кількість і поліпшити якість сільсь­когосподарської продукції.

Слід зазначити, що мета автоматизації не обмежується лише зниженням затрат праці і підвищенням ефективності використання техніки. Вона сприяє створенню енерго- і ре­сурсозберігаючих технологій, а також підвищенню продук­тивності тварин і птиці, урожайності сільськогосподарсь­ких культур. Велике значення має створення сприятливим, а іноді навіть комфортних умов для працівників, зайнятих в автоматизованому виробництві.

1. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

    1. Опис прийнятої технології виробництва.

Сучасна теплиця включає в себе безліч виконавчих інженерних систем, тобто пристроїв, які дозволяють управляти мікрокліматом теплиці [2]: систему опалення, основне якої підтримувати задану оператором температуру [3]; систему кватиркової вентиляції; систему зашторювання; систему підживлення СО2; система досвічування; систему рециркуляції повітря; автоматичну систему управління мікрокліматом. Остання призначена для зв'язку всіх перерахованих вище систем в єдине ціле, в єдиний процес з централізованим управлінням. Системи опалення та вентиляції, зашторювання і досвічування, СО2 і рециркуляції - все працює під управлінням спеціального комп'ютера, який відповідає за те, щоб режим мікроклімату в теплиці точно збігався із завданням агронома [2]. агронома [2]. Автоматичне управління дозволяє підтримувати в теплиці задані технологічні параметри мікроклімату. Крім того, це дає суттєвий економічний ефект, так як забезпечує оптимальні умови вирощування рослин і різних овочевих культур при найменших витратах теплоти на обігрів теплиць. В цій роботі ми пропонуємо до розгляду проект устаткування для автоматичної підтримки оптимального мікроклімату в теплицях площею до 1500 м2 . Регулювання температури повітря в сторону підвищення відбувається за рахунок включення додаткового обігріву, а в сторону зниження – за рахунок посилення природної вентиляції через віконця.

Для чого потрібно автоматичне регулювання параметрів теплиці?

Сучасна автоматика для теплиці являє собою складну систему з безліччю обладнання, що відслідковує температуру, освітленість і вологість, а також виконує управління різними технологічними процесами, необхідними для повноцінної і ефективної діяльності подібного виробництва. Як правило, обладнання для теплиць керується з єдиного центру, а зв'язок з пристроями автоматизації процесів здійснюється за допомогою кабельних або бездротових ліній. Завдяки подібній автоматиці в теплицях в потрібний час і на необхідний період відкриваються фрамуги, включається вентиляційна система, зволожувачі повітря, освітлення і система поливу, а також виконуються інші, не менш складні і не менш важливі завдання. Однак подібна автоматизація теплиць відрізняється високою вартістю і на виробництвах з малим об'ємом продукції може виявитися нерентабельною.

Даний винахід відноситься до сільськогосподарської промисловості. Для вирощування овочів та квітів нині широко використовують парники, оранжереї, теплиці. Дуже часто виникають проблеми в регулюванні мікроклімату всередині, тому була спроектована теплиця, яка може забезпечувати регулювання таких ключових параметрів, як температура, концентрація CO2 та вологість всередині.

Управління контролером (поз.1) відбувається через блок моніторингу (поз.2), яким буде орудувати оператор. Підсистема датчиків та ВМ включає в себе:



1.2.Вимоги до системи автоматичного регулювання

Отже, засоби автоматики повинні бути відносно дешевими, простими по будові і надійними в експлуатації.

Основна особливість сільськогосподарського виробництва полягає в нерозривному зв'язку техніки з біологічними об'єктами, для яких характерна безперервність процесів утворення продукції і циклічність її одержання, неможливість збільшення випуску продукції за рахунок прискорення виробництва. У цих умовах автоматика повинна працювати дуже надійно, тому що такий процес не можна перервати і практично неможливо надолужити упущене шляхом інтенсифікації наступного періоду.

Збурюючі впливи, що діють на теплиці, мають високий ступінь неоднорідності і випадковості із широкою зміною своїх величин. Багато автоматизованих сільськогосподарських об'єктів мають контрольовані і регульовані параметри, розподілені як по технологічному полю або навіть більшому об’ємі, так і в часі.

При комп'ютерному моделюванні системи управління температуро-вологісним режимом у теплицях застосовується двоконтурна структура управління (рисунок 1.5), контури якої відносяться до температури і вологості відповідно. Регулювання здійснюється з використанням цифрових регуляторів, що реалізують нелінійний пропорційно-інтегральний закон керування.

У безперервному часі нелінійний динамічний закон управління описується формулою:

, (1.1)

де u(t) – управляючий вплив,

ε (t) - неузгодженість між завданням і виходом об'єкта,

kp - коефіцієнт посилення пропорційної частини,

ki - коефіцієнт при інтегральній частині,

 - коефіцієнти при нелінійній частині.



Рисунок 1.1 – Структурна схема управління параметрами мікроклімату теплиць

ОПИС ІНФОРМАЦІЙНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПТКЗА

До складу інформаційного забезпечення ПТКЗА входять системи класифікації і кодування техніко-економічної інформації, система документування та масиви інформації, які використовуються в процесі експлуатації. Інформаційне забезпечення включає вхідну інформацію, що характеризує поточний стан об’єкта керування. Вхідна інформація являє собою аналогові сигнали (уніфіковані та не уніфіковані) від датчиків, що вимірюють значення технологічних параметрів, а саме:




1.3.Технологічна схема, опис
Технологічна схема регулювання температури та вологості повітря в теплиці наведена на рис.1.1



Управління контролером (поз.1) відбувається через блок моніторингу (поз.2), яким буде орудувати оператор. Підсистема датчиків та ВМ включає в себе:

-датчик температури всередині теплиці(поз.5);

-датчик концентрації СО2 всередині теплиці(поз.6);

-датчик вологості всередині теплиці(поз.7);

-датчик температури грунту(поз.9);

-датчик температури після теплообмінника(поз.11);

-вентилятор(поз.4);

-клапан для подачі води на обігрів грунту(поз.12);

-фрамуги для регулювання температури та вологості(поз.3);

-датчики перепаду тиску(поз.10);

Розділ 2 . Розробка САУ

2.1. Параметрична схема об’єкта автоматизації



Рис2.1 Параметрична схема

Хзад - задане значення темпаратури

Хд – значення темпаратури отримане з датчика

Ук – сигнал управління калорифером

Ув – сигнал управління вентилятором

2.2. Блок-схема алгоритму керування



Рис2.2. Блок-схема алгоритму керування

2.3. Вибір технологічного обладнання

ТРМ1. Вимірювач-регулятор одно канальний



Рис 2.3 ТРМ1. Вимірювач-регулятор одно канальний


Основні функції вимірювача-регулятора ОВЕН ТРМ1

  • Універсальний вхід для підмикання широкого спектру датчиків температури, тиску, вологості, витрати, рівня тощо.

  • Регулювання вхідної величини: 
    - двопозиційне регулювання.
    - аналогове П-регулювання.

  • Цифрова фільтрація та корекція вхідного сигналу, масштабування шкали для аналогового входу

  • Обчислення та індикація квадратного кореня із вимірювальної величини (наприклад, для регулювання миттєвої витрати)

  • Вихідний сигнал струму 4...20 мА для реєстрації виміряної величини (модифікація за типом виходу И)

  • Можливість керування трифазним навантаженням (модифікація за типом виходу С3)

  • Універсальне джерело живлення. Дозволяє живити пристрій як від джерела змінної напруги 90…245 В, так і від джерела постійної напруги 20…375 В.

  • Вбудоване джерело живлення 24 В для активних датчиків, вихідних аналогових пристроїв (ЦАП) тощо.

  • Програмування кнопками на лицевій панелі пристрою

  • Збереження налаштувань при вимиканні живлення

  • Захист налаштувань від несанкціонованих змін

Особливості ТРМ1 у корпусі Щ11

  1. Швидкі входи. Для уніфікованих сигналів струму (0…5, 0…20, 4…20мА) та напруги (0…1В, -50…+50мВ) період опитування входу складає 0.1с. Це дозволяє використовувати ТРМ1 для вимірювання високо динамічних видів сигналів, наприклад тиск;

  2. Знімний клемник. Новий корпус пристрою Щ11 має знімний клемник, що суттєво полегшує монтаж\демонтаж пристрою при встановленні, проведенні сервісних робіт, метрологічної повірки тощо.

Призначення терморегулятора ОВЕН ТРМ1


Терморегулятор ОВЕН ТРМ 1 призначений для вимірювання, реєстрації або регулювання температури теплоносіїв та різних середовищ у холодильній техніці, сушильних шафах, печах різного призначення та іншому технологічному обладнанні, а також для вимірювання інших фізичних параметрів (ваги, тиску, вологості тощо).

Клас точності 0,5 (термопари)/0,25 (інші типи сигналів). Регулятор випускається у корпусах 5 типів: настінному Н, монтаж на DIN-рейку Д та щитових Щ1, Щ11, Щ2.

Головні переваги нового терморегулятора ТРМ 1

Покращена завадостійкість

новий ТРМ 1 повністю відповідає вимогам ГОСТ Р 51522 (МЕК 61326-1) за електромагнітною сумісністю для обладнання класу А (для промислових зон) з критерієм якості функціонування А

Підвищена надійність

наробіток на відмову складає 100 000 годин

Підвищена точність вимірювань

похибка вимірювань не перевищує 0,15 % (при класі точності 0,25/0,5)

Збільшений міжповірочний інтервал

міжповірочний інтервал – три роки

Збільшений термін гарантії

гарантійний термін обслуговування нового ТРМ 1 складає п'ять років

Покращені показники кліматичного виконання

допустимий діапазон робочих температур від –20 до +50 °С

Універсальний вхід

пристрій підтримує поширені типи датчиків

Усі можливі типи вихідних пристроїв

Р – е/м реле

К – транзисторна оптопара

С – симісторна оптопара

С3 – три симісторні оптопари

И– ЦАП «параметр – струм 4...20 мА»

У – ЦАП «параметр – напруга 0...10 В»

Т – вихід для керування твердотільним реле

Розширений діапазон напруги живлення

90...245 В частотою 47...63 Гц

Вбудоване джерело живлення 24 В у всіх модифікаціях нового ТРМ1

для живлення активних датчиків, вихідних аналогових пристроїв (ЦАП) або інших низьковольтних кіл АСК


ПВТ100 промисловий датчик (перетворювач) вологості і температури повітря



Рис. 2.4 ПВТ100 промисловий датчик (перетворювач) вологості і температури повітря


Промисловий датчик вологості і температури ОВЕН ПВТ100 призначений для безперервного перетворення відносної вологості і температури неагресивного газу в два уніфікованих вихідних сигнали 4 ... 20 мА і передачі виміряних значень по інтерфейсу RS-485 (Modbus RTU).

Перетворювачі вологості і температури ОВЕН ПВТ100 поставляються з первинної повіркою терміном на один рік.

функціональні особливості

  • Висока точність вимірювань: 2,5% RH / 0,5 ° С.

  • Вимірюється температура: від -40 до +80 ° С.

  • Можливість роботи у важких умовах при температурі до +120 ° С (виконання з високотемпературними кабелем і зондом "Тх").

  • Комбінований вихідний сигнал: два канали 4 ... 20 мА + RS-485 (Modbus RTU).

  • Можливість заміни зонда з сенсором і / або фільтра зонда.

  • Ергономічний корпус, ступінь захисту IP65.

  • Висока повторюваність: + 0,1%, + 0,1 ° C, висока точність вимірювань.

  • Висока стабільність: 0,25% RH в рік, 0,02 ° C в рік, довгий термін служби.

Перетворювачі ОВЕН ПВТ100 застосовуються для вимірювання параметрів повітря в каналах припливної вентиляції, камерах сушках деревини, коптильних, розстоєчних і холодильних камерах, овочесховищах і інших виробничих приміщеннях, в тому числі з важкими умовами експлуатації (висока температура).



Умови експлуатації

Закриті вибухобезпечні приміщення без агресивних парів і газів:

  • температура навколишнього повітря: -40 ... + 80 (+120) ° С;

  • атмосферний тиск - від 84 до 106,7 кПа.

2.4. Функціональна схема автоматичного регулювання, опис





Рис2.5 Функціональна схема автоматичного регулювання

-датчик температури всередині теплиці

-датчик концентрації СО2 всередині теплиці

-датчик вологості всередині теплиці

-датчик температури грунту

-датчик температури після теплообмінника

-датчики перепаду тиску

2.5. Принципова схема автоматичного регулювання, опис



Пpи ввімкнені автоматичного вимакача QF1 на схему подається живлення. В залежності від положення пepeмикaчa режимів SA1 cxeмa мoжe працювати в ручному та автоматичному режимі.

В ручному режимі схема працює в залежності від натискання кнопки SB2, SB3 тa SB5, SB6. Пepшa гpyпa кноoпoк зa6eзпeчyє повертання заслінки опалення , a дpyгa кута нахилу фpaмyг . Пpи натисканні на кожну із кнопок подається живлення на відповідну катушку магнітних пускачів KM1…KM4. Контакти кнопок дублювання замикаючими контактами магнітних пускачів та здійснюють само підтримання. Також в кожному ланцюгі передбачено захист від одночасного вмикання двох реле для однієї заслінки у вигляді розмикаючи контактів КМ1.3…КМ4.3. При досягненні заслінкою свого максимального положення мпрацьовують кінцеві вимикачі SQ1 nf SQ2. Ручну зупинку забезпечують стопові кнопки SB1 та SB4. Про подання напруги на котушки магнітних пускачів свідчать сигнальні лампи HL1…HL4.
В автоматичному режимі схемою керує регулятор А1, що ґрунтується на показах датчиків температури RT1….RT4, та вмикає своїми контактами А1.1…А1.4 відповідно котушки магнітних пускачів, зaмикaючими кohtaкtaми мaгhithиx пycкaчib ta здiйchююtь caмo пiдtpимahhя. Taкoж b кoжhoмy лahцюзi пepeд6aчeho зaxиct biд oдhoчachoгo bмикahhя дbox peлe для oдhiєï зacлihки y bиглядi poзмикaючиx кohtaкtib KM1.3…KM4.3. Пpи дocягhehhi зacлihкoю cboгo мaкcимaльhoгo пoлoжehhя cпpaцьobyюtь кihцebi bимикaчi SQ1 ta SQ2. Pyчhy зyпиhкy зa6eзпeчyюtь ctoпobi кhoпки SB1 ta SB4. Пpo пoдahhя haпpyги ha кotyшки мaгhithиx пycкaчib cbiдчatь cигhaльhi лaмпи HL1…HL4.

B abtoмatичhoмy peжимi cxeмoю кepyє peгyляtop A1, щo ґpyhtyєtьcя ha пoкaзax дatчикib teмпepatypи RT1…RT4, ta bмикaє cboïми кohtaкtaми A1.1…A1.4 biдпobiдhi кotyшки мaгhithиx пycкaчib.

2.6. Операторський інтерфейс автоматизованого робочого місця

ПКГ100-CO2. 




Найменування

Значення

Живлення

Напруга живлення постійного струму

11...30 В (номінальне значення 24 В)

Споживана потужність, не більше

2 Вт

Канал вимірювання

Реєстрований газ

Діоксид вуглецю (СО2)

Діапазон вимірювання

400…5000 ppm

Основна зведена похибка вимірювання, не більше

15 %

Час оновлення

1 с

Час реакції, не більше

120 с

Аналогові виходи

Кількість

2

Вихідний сигнал

4...20 мА

Струм сигналу аварії

3,8 або 21,5 мА *

Опір навантаження

0...1100 Ом

Час встановлення вихідного сигналу**, не більше

10 хв

Інтерфейс RS-485

Протокол обміну даними

Modbus RTU

Швидкість обміну даними

1 200...57 600 біт/с

Довжина лінії зв'язку, не більше

1200 м

Конструкція

Габаритні розміри:

Н4

80×130×55 мм

Н5, без виносного зонда

80×102×55 мм

Маса, не більше

0,45 кг

Ступінь захисту корпусу

IP65

Надійність

Середній термін служби

10 років


Висновок

Під час виконання курсової роботи було розроблено автоматизовану систему управління теплицею. У роботі реалізовано три контури регулювання: одноконтурна система регулювання температури повітря в теплиці. В ході роботи був проведений опис технологічного процесу, дослідження об’єкта управління, були встановлені вимоги до метрологічного забезпечення системи управління, проведений огляд обраної системи автоматизації. Обрані схеми регулювання були обґрунтовані та реалізовані програмними засобами. Було виконано проектування автоматичної системи управління теплицею.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. . Довідник сільського електрика / В.С. Олійник, В.М. Гайдук, В.Ф.Гончар та ін. , За ред..В.С. Олійника – з-є вид., перераб. і доп. – К.: Урожай,1989 - 264 с.

2.Машини для тваринництва та птахівництва : навчальний посібник / УкрНДІПВТ ім.. Л.Погорілого ; за ред.. В.І. Кравчука, Ю.Ф. Мельника. – Дослідницьке : УкрНДІПВТ, 2009.

3.Механізація та автоматизація у тваринництві і птахівництві / О.С. Марченко, О.В. Дацишин, Ю.М. Лавріненко [та ін.] ; за ред. О.С. Марченка. – К. : Урожай, 1995.

4.Єрмолаєв С.О. Проектування систем електропостачання в АПК/ С.О. Єрмолаєв, В.Ф. Яковлєв, В.О. Мунтян та ін. – Мелітополь: Люкс, 2009. – 568с.

5.Никифорова Л.Є. Методичні вказівки з оформлення навчальних робіт для викладачів і студентів зі спеціальності 6.091900 “Енергетика сільськогосподарського виробництва” / Л.Є. Никифорова, Ю.О. Богатирьов. – Мелітополь : ТДАТУ . 2010.

6.Основи автоматики та автоматизації: навч. посіб. / Є. П. Пістун, І. Д. Стасюк; Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів, 2014.

7.Проектування систем автоматизації технологічних процесів : довідковий посібник / А.С. Клюєв, Б.В. Глазов, А.А. Клюєв [та ін.]; за ред. А.С. Клюєв. 2-ге вид., перероб. і доп. – М. : Вища школа, 1990.

8.Теорія автоматичного керування: підручник. / А. О. Іванов  Дніпро: Дніпровська політехніка. — 2003.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас