Введение - Учебно-демонстрационный стенд "Система автоматического управления инженерными системами помещения"

В настоящее время стала очень актуальна проблема разработки, проектирования и создания "умных" зданий. Умные здания помогают более эффективнее и экономичнее использовать энергетические ресурсы (газ, электроэнергия), воду. Интеллектуальные здания делают нашу жизнь комфортнее, безопаснее, потому что сейчас иметь умный дом - это престижно.

Автоматика "умного" дома выполняет множество разнообразных функций, таких как управление освещением, отоплением, водоснабжением, вентиляцией и климатом, управление системой безопасности и сигнализации, управление системой визуализированного и удаленного управления. В последнее время становятся популярными, так называемые, "Мультирумы" - системы распределения видео - и аудиосигнала по помещению, которые управляются с одно дистанционного пульта. Это только часть функций, которые может выполнять "умный" дом, функциональность его ограничивается только фантазией разработчиков и финансовыми возможностями заказчика, в общем, "умный" дом - дорогое удовольствие и далеко не каждый может позволить себе жить в таком доме.

В дипломном проекте разрабатывается учебно-демонстрационный стенд "Система автоматического управления инженерными системами помещения", который демонстрирует часть функциональности "умного" дома, а именно: управление освещением, защитой бытовых электробытовых приборов, системой безопасности, а также осуществляет мониторинг параметров окружающей среды (освещенность, температура, влажность).

Стенд дает возможность управления либо непосредственно с панели управления, либо с виртуальной консоли программы визуализации.

По условию задания, учебно-демонстрационный стенд проектируется на основе промышленного контроллера на основе модуля CPU BECKHOFF BC9120.

При проектировании стенда решались следующие задачи:

Техническая - проектирование структурной и принципиальной электрической схемы стенда, разработка конструкции и компоновки стенда, подбор необходимой элементной базы, расчет потребления электрической энергии, расчет надежности и разработка управляющей программы для контроллера, а также отладка и тестировании работы программы.

Экономическая - расчет стоимости стенда, составление временного плана-графика работ.

Основой данного стенда является контроллер, который представляет собой ЭВМ специализированную под задачи управления промышленными объектами. Блочно модульная конструкция позволят создавать систему управления для конкретного объекта с минимальными затратами. Данная конструкция позволяет иметь в своем составе необходимые резервы аппаратных и программных средств, что в дальнейшем позволит при необходимости произвести модернизацию стенда. Также такая конструкция с помощью дополнительных модулей расширения позволяет создать распределенную систему с расстоянием между контроллерами или устройствами сопряжения до 100м и общей протяженностью до 2км, что немаловажно как для разработки большого интеллектуального здания, так и вообще любой распределенной автоматической системы. Контроллер состоит из: Центрального процессора, который является основой всего устройства, для программирования CPU используется специализированное программное обеспечение BECKHOFF TwinCAT; для связи котроллера с управляемыми объектами в его состав Входят входные и выходные модули. Входные модулю служат для принятия сигналов от управляемого объекта, в дипломном проекте применяется два вида входных модулей - аналоговые и дискретные. Аналоговые служат для принятия сигналов в виде ток 4-20мА, 0-20мА или напряжения 0-10В от аналоговых датчиков и ввода их в контроллер с 16-ти битным разрешением, в программе аналоговый сигнал - двоичное слово заданной длины. Дискретные модули получают сигналы с оборудования (датчики, кнопки и т. д.) в виде напряжения 24U DC - "1" или "0" - OV или 12U DC - "1" или "0" - OV. Сигналы входного модуля для рабочей программы являются отдельными битами имеющими определенный адрес. Выходные модули дискретных сигналов предназначены для выдачи на исполнительные устройства соответствующих напряжений для их работы согласно рабочей программы.

В данном диплом проекте использовались 3 вида выходных модулей. Дискретные выходные модули служат для выдачи напряжения 24 DC на ток 30мА на канал. Релейные выходы служат для подключения служат для непосредственного подключения устройств с большим потреблением энергии, так как могут коммутировать напряжение ~230В с током 16А. Выходные модули диммеры предназначены для плавного регулирования мощности подаваемой на устройство, преобразует 12-ти битную программную переменную в мощность выдаваемую на выходе. Сигналы для выходных модулей в программе адресуются аналогично сигналам с входных модулей (более подробное описание модуля CPU, входных/выходных модулей, и блоков питания см. в разделе 3. Выбор элементарной базы системы управления).

Похожие статьи




Введение - Учебно-демонстрационный стенд "Система автоматического управления инженерными системами помещения"

Предыдущая | Следующая