Автоматизация регулирования температуры

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Автоматика — отрасль науки и техники с помощью, которой удаётся автоматически управлять протеканием процессов или поведением объектов и контролировать их состояние. Человек заменяет себя автоматами, когда они дешевле, быстрее, точнее, надёжнее.

Автоматика и вычислительная техника за последнее время приобрели наибольшее значение для производства. Успех дальнейшего подъёма материально-технического уровня стал возможным только на базе широкого внедрения автоматизированных систем управления производственными процессами. Это позволяет механизировать трудоёмкие, тяжёлые и опасные для здоровья человека работы.

Автомат — устройство, позволяющее осуществлять производительный процесс без непосредственного участия человека и лишь под его контролем.

В настоящее время технический прогресс во всех отраслях производства в большой мере связан с автоматизацией производственных процессов. Любое автоматическое устройство состоит из отдельных элементов, основные и наиболее распространённые из которых — датчики, реле и усилители, генераторы низкочастотных и высокочастотных колебаний. Электрическое питание схем усилителей, генераторов и других устройств автоматики осуществляется преимущественно от выпрямителей.

Системы автоматического регулирования, контроля и управления позволяют расширить и повысить производительность, создавать более новые и надёжные аппараты для дальнейшего развития производства и выхода его на мировой уровень.

В данной системе автоматического регулирования производились исследование и расчет регулятора уровня жидкости. Это устройство зачастую применяется в промышленности, быту, научных, военных и других исследованиях.

В данном курсовом проекте разработана система автоматического регулирования температуры на базе логического модуля LOGO! — LOGO! DM8 12/24R, которая позволяет свободно программировать и возможность адаптации аппаратуры к требованиям решаемой задачи обеспечивает широкую универсальность модулей LOGO!, а также позволяет использовать их для управления вентиляторами, насосами, компрессорами, нагревательными элементами и т. д.

1. Разработка структурной схемы

автоматический логический программирование

Схема электрическая структурная представлена в графической части курсового проекта БККП. 23 913. 100Э1 и состоит из следующих блоков:

— датчика уровня жидкости

— блока управления

— два электронных ключа

— модуля LOGO!24

— электромагнита

— световой сигнализации

— звуковой сигнализации

Система автоматического регулирования (САР) предназначена для автоматического регулирования уровня жидкости, сведения о которой необходимы при управлении объектом.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать систему автоматического регулирования уровня жидкости. В проектируемом устройстве измерительным элементом является датчик уровня жидкости, предназначенный для точного измерения уровня жидкости, является оптимальным вариантом в нашем случае.

Датчики уровня жидкости измеряет уровень жидкости регулируемого объекта и преобразует его в электрический сигнал. Сигнал с датчика поступает на логический модуль LOGO!24, где сравнивается с заданным уровнем сигнала. Через Электронный ключ (симисторную оптопару) на исполнительное устройство. Исполнительное устройство представляет собой электромагнит, и он воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией.

Выйдя из нужного параметра, включается световая и звуковая сигнализация. Через пульт управления можно выключить звуковую сигнализацию. Этой сигнализацией управляет электронный ключ в виде твердотельного реле.

Питаются датчики от внешнего источника питания 24 В.

Блок питания LOGO! Power 24B/1,3А предназначен для питания логического модуля LOGO! их входных и выходных цепей, а также любых других нагрузок. Они обеспечивают стабильность выходного напряжения, защиту нагрузки от коротких замыканий, могут использоваться как в промышленных, так и в офисных условиях.

Световая сигнализация представлена светодиодом АЛ307АМ, звуковая представлена ВС-3-ГС-220.

Питание на систему подается при помощи переменного напряжения 220 В 50 Гц.

2 Разработка электрической принципиальной схемы

Схема электрическая принципиальная представлена в графической части курсового проекта БККП. 23 913. 100Э3. Проектируемая система позволяет контролировать уровень жидкости. По заданию на курсовой проект система автоматического управления должна иметь следующие параметры:

— Регулируемый или контролируемый параметр — уровень;

— Датчик — любой датчик уровня;

— Регулирующее исполнительное устройство — электромагнит;

— Тип устройства управления — модуль LOGO!24;

— Электронный ключ — симистор;

— Напряжение питания — 220 В 50 Гц;

— Мощность потребляемая исполнительным (регулирующим)

устройством — 100 Вт;

— Сигнализация — световая и звуковая

Работа системы приводиться в действие замыканием тумблера SА1 типа PST — 22, выбираем тумблер с такими же параметрами, приведенными в таблице:

Таблица 1

Электрические характеристики

Напряжение, В

250

Ток, А

3

Напряжение питания стенда составляет 220 В 50Гц. Блок питания LOGO! Power 24B/1,3B используется как питание логического модуля LOGO! его входных и выходных цепей, а также любых других нагрузок. Они обеспечивают стабильность выходного напряжения, защиту нагрузки от коротких замыканий, а так же имеет встроенный источник питания на 24 В. Которым запитывается датчик.

Индикатор HL1 включён в схему для отображения работоспособности Блока питания.

В качестве датчика выбрали ультразвуковой датчик серии 947, параметры в таблице:

Таблица 2

серия

Рабочая дистанция, мм

Питание, В

Выход, В

Частота переключения, ГЦ

947

100…600

18. 30

0−10

1. 25

Ультразвуковые датчики уровня применяют измерения непрерывного и предельного уровня жидких или сыпучих продуктов. Могут быть широко применены во многих отраслях промышленности при создании автоматических систем управления.

Общие технические характеристики модуля LOGO! DM8 12/24R, представлены в таблице 3

Таблица 3

Характеристика

Значение

1

2

Напряжение питания/входное напряжение

номинальное значение

12/24 В

допустимый диапазон изменений

=10.8 … 28.8 В

защита от неправильной полярности напряжения

есть

Частота переменного тока

-

Потребляемый ток при напряжении питания

30 … 140 мА/ =12 В

20 … 75 мА/ =24 В

Допустимый перерыв в питании, типовое значение

2 мс/ =12 В

5 мс/ =24 В

Потребляемая мощность при напряжении

питания

0.3 … 1.7 Вт/ =12 В

0.4 … 1.8 Вт/ =24 В

Дискретные входы

Количество входов

4

Гальваническое разделение

нет

Количество групп х количество входов

1 х 4

Входное напряжение низкого уровня, не более

5 В

Входное напряжение высокого уровня, не менее

8 В

Входной ток низкого уровня, не более

1.0 мА

Входной ток высокого уровня, не менее

1.5 мА

Длина обычного кабеля, не более

100 м

Дискретные выходы

Количество выходов

4

Тип выходов

Замыкающие контакты реле

Гальваническое разделение

есть

Количество групп х количество выходов

4 х 1

Длительно допустимый ток выхода

Ламповая нагрузка (25 000 коммутационных циклов) при напряжении питания нагрузки ~230/240 В

1000 Вт

Нагрузка в виде (25 000 коммутационных циклов при ~230/240 В) флуоресцентных ламп с балластом

10×58 Вт

Защита цепей питания от коротких замыканий и перегрузки

Внешняя

при cos ц = 1. 0

B16/ 600 A

* при cos ц = 0.5 … 0. 7

B16/ 900 A

Конструкция

Габариты

36×90×53 мм

Масса

90 г

Степень защиты корпуса

IP 20

Подключение внешних цепей

Контакты

Под винт

Сечение проводников

1 х 2.5 мм2 или 2×1.5 мм2

В качестве электронного ключа выбираем твердотельное однофазное реле HD1022ZA2. Технические данные приведены в таблице:

Таблица 4

Технические данные

Серия

HD

Тип реле

Однофазное HD1022ZA2

Тип управляемого сигнала

90…250 В DC

Ток потребления в цепи управления

5…30 мА

Управляющее напряжение (порог вкл/выкл)

90 V AC/10 V AC

Максимально допустимое импульсное напряжение

900 V AC

Падение напряжения в цепи нагрузки

? 1,6 V AC

Время переключения реле при f=50 Гц

? 10 мс

Токи утечки в цепи нагрузки

? 10 мА

Выходной элемент (ключ)

Симистор (TRIAK)

Габариты

57,2?43,5?29 мм

3. Расчетная часть

3.1 Расчет и выбор предохранителя FU1,

SA1 FU1

FU2

Рисунок 1

Рассчитываем ток на FU1:

Iпот = P/U (1)

Iпот = 100Вт/220 В = 0,45 А

Выбираем предохранитель из стандартного ряда с ближайшим номинальном током срабатывания, по формуле Iпот = 0,45 А и по номиналу нам подходит предохранитель ВП1−1, Ж4*15(тип предохранителя), АГО. 481. 303ТУ (ГОСТ ТУ):

Таблица 5

Название

Масса

Длина

Диаметр

Номинальный ток

ВП1−1

6,8г

15 мм

4 мм

0,25−5 А

3.1 Расчет и выбор резистора R1 на световой индикации HL1

Рисунок 2

Для расчета цепи сигнализации выбираем светодиод АЛ307АМ с параметрами:

Таблица

Цвет свечения

красный

Длина волны, нм

663

Минимальная сила света Iv мин., мКд

0. 15

Максимальная сила света Iv макс., мКд

0. 2

при токе Iпр., мА

10

Видимый телесный угол, град

20

Цвет линзы

красный

Форма линзы

круглая

Размер линзы, мм

5

Максимальное прямое напряжение, В

2

Максимальное обратное напряжение, В

2

Максимальный импульсный прямой ток, мА

100

Рабочая температура, С

-60… 70

Находим рассеиваемую мощность на светодиоде:

Рпотр.D = Iпотр Uпит (2)

Рпотр. D= 0. 01А 2В=0. 02 Вт

Индикация запитывается напряжением 5 В, чтобы светодиод не вышел из строя необходимо рассеять еще 3 В. Это достигается путем ввода добавочного сопротивления. Рассчитаем, наминал резистора:

Rдоб. R=Uпит/Iпот (3)

Rдоб. R=3В/0,01А=300 Ом

Находим рассеиваемую мощность на резисторе:

Рпотр.R = Iпотр Iпотр Rдоб (4)

Рпотр.R =0. 01А 0. 01А300=0,03 Вт

Из справочника резисторов выбираем МЛТ-0,125−620Ом

Рпотр.R = Iпотр Iпотр Rдоб (5)

Рпотр.R =0. 01А 0. 01А620=0,062Вт

Общая мощность световой сигнализации:

Рсиг= Рпотр. D+ Рпотр. R (6)

Рсиг=0,02Вт+0,062Вт=0,082Вт

По схожим параметрам выбираем диод VD1 КД522Б

3.3 Расчет и выбор варистора U2

Рисунок 3

Для защиты реле от повышенного напряжения необходимо установить варисторы. Выбор его находим по формулам

Uваристора=(1,6…1,9)Uнагрузки (7)

Uвар = 1,9 220 = 418 В

По данному расчету выбирает тип варистора приведенный в таблице 6

Таблица 6

Тип варистора

Un, В

Um~, В

Um-, В

W, Дж

CH2−2A

430

275

350

138

Где, Un — классификационное напряжение, В

Um~? максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратическое), В

Um-? максимально допустимое постоянное напряжение, В

W — максимальная допустимая поглощаемая энергия, при воздействии одного импульса. От этой величины зависит, как долго может действовать перегрузка без опасности повредить варистор, Дж

Заключение

В данном курсовом проекте разрабатывалась система автоматического регулирования уровня жидкости. Которая будет регулировать уровень жидкостей разных сред, выводить информацию в цифровом виде, что позволит получить точные данные в удобной для оператора форме. В ходе разработки производился расчёт параметров заданных устройств в частности расчет световой сигнализации и варистора, расчет предохранителя. Кроме того, осуществлялась разработка конструкции. Все элементы системы широко используются и легкодоступны в приобретении.

При правильной эксплуатации и соблюдений правил электрической безопасности прибор не представляет опасности для жизни.

Список использованных источников

1. Промышленная электроника и микроэлектроника: Галкин В. И., Пелевин Е. В. Учеб. — Мн.: Беларусь. 2000 — 350 с.: ил.

2. Платы печатные. Технические требования ТТ600. 059. 008

3. Правила выполнения электрических схем ГОСТ 2. 702−75

4. Основы автоматики / Е. М. Гордин — М.: Машиностроение, 1978 — 304 стр.

5. Полупроводниковые приборы: Справочник / В. И. Галкин, А. А. Булычёв, П. Н. Лямин. — Мн.: Беларусь, 1994 — 347

6. Справочник по полупроводниковой электронике (Под ред. Л. П. Хантера: сокращ. перевод с англ.) С. Я. Щаца и И. И. Литвинова. — М.: Машиностроение.

7. ГОСТ 23 751. Основные параметры конструкции.

8. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. Н. М. Акимов, Е. П. Ващуков, В. А. Прохоренко, Ю. П. Ходоренок. — Мн.: Беларусь, 1994.

9. ГОСТ 2. 710−81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

10. Каталог датчиков и преобразователей

11. Интернет ресурсы www. mymcu. ru, www. avr. ru

12. Интернет ресурс www. owen. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой