
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Система диагностики и управления электроприводом

Работа №	114668
Тип работы	Магистерская диссертация
Предмет	электротехника
Объем работы	79
Год сдачи	2018
Стоимость	4965 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	88

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Введение 4
1. Обзор электродвигателя и его основных параметров 7
1.1 Обзор расчетных данных 7
1.1.1 Неуправляемый выпрямитель 9
1.1.2 Тормозной резистор 9
1.1.3 Автономный инвертор напряжения 10
1.1.4 Электродвигатель 10
2. Разработка системы диагностики и управления электроприводом
бумагорезательной машины 13
2.1 Датчики системы контроля и диагностики 16
2.1.1 Датчик скорости 16
2.1.2 Датчик температуры 17
2.1.3 Датчик тока 19
2.2 АЦП 20
2.3 Система преобразования для датчиков, измеряющих входные
параметры 27
2.4 Система преобразования для выходных датчиков 28
2.5 Система преобразования для датчика температуры 31
3. Система обработки и передачи информации 32
3.1 Система обработки 32
3.2 Микроконтроллер 32
3.3 Организация интерфейсов 35
3.3.1 Устройство вывода информации (экран компьютера) 36
3.3.2 Последовательный интерфейс RS-232 38
3.3.3 Интерфейс RS-485 41
3.3.4 Интерфейс Ethernet 43
3.3.5 Интерфейс USB 45
3.4 Выбор типа связи 47
3.5 Система защиты 48
4. Разработка программы работы 51
4.1 Алгоритмы работы микроконтроллеров 51
4.1.1 Алгоритм работы АЦП AT90PWM2 51
4.1.2 Алгоритм работы микроконтроллера ATmega16U2 52
4.1.3 Алгоритм считывания информации с датчиков контроля 53
4.1.4 Алгоритм обмена данными между датчиками и АЦП посредством
интерфейса SPI 53
4.2 Программа для вывода информации 54
5. Модель системы в среде MATLAB 59
5.1 Широтно-импульсная модуляция 60
5.2 Выпрямитель 64
5.3 Система диагностики и управления 68
5.3.1 Система мониторинга температуры 68
5.Ъ.7. Система мониторинга скорости 70
5.3.3 Система мониторинга токов 72
Заключение 75
Список используемой литературы 76

Введение

Во многих отраслях промышленности производительность технологического оборудования в значительной степени определяется уровнем его автоматизации, основным звеном которой является электропривод. Прогресс во многих отраслях науки и техники (машиностроение, микроэлектроника, транспорт, космическая техника, добыча и переработка полезных ископаемых и т.д.) все более подчеркивает его важнейшую роль. Большинство людей редко используют понятие «электропривод», хотя сталкиваются с этим понятием ежедневно. Автоматизированный электропривод чаще всего не рассматривается как отдельное устройство, он является важным звеном иерархической структуры. В настоящее время на смену регулируемому электроприводу постоянного тока пришел регулируемый электропривод переменного тока, прежде всего на базе асинхронных короткозамкнутых двигателей.
Система диагностики и управления выполняет важную роль контроля режима работы электродвигателя. Посредством датчиков, система диагностики и управления получает сигналы с различных частей системы, анализирует их и дает команды электродвигателю на работу в том или ином режиме. Сегодня, в век автоматизации, данные системы имеют очень важную роль.
Цель работы:
Проектирование системы диагностики и управления электроприводом бумагорезательной машины взятого за основу из бакалаврской работы. Задача проектируемой системы будет заключаться в считывании данных с электродвигателя посредством датчиков, обработке, а затем их передаче на устройство вывода (монитор компьютера).
В процессе работы необходимо:
1) Определить наиболее важные параметры, которые необходимо отслеживать;
2) Подобрать подходящие датчики;
3) Разработать алгоритм работы всей системы;
4) Разработать модель в среде моделирования MATLAB.
Научная новизна:
1) Наличие датчиков контроля, снимающих параметры работы электродвигателя;
2) Возможность гибко настраивать систему под необходимые параметры.
Практическая ценность:
Наличие системы диагностики и управления позволяет получать всю необходимую информацию о состоянии электродвигателя, тем самым своевременно внося те или иные коррективы в режим его работы.
Структура диссертации:
Данная диссертация состоит из пяти глав, каждая из которых посвящена различным вопросам и затрагивает различные сферы знаний.
Первая глава включает в себя обзор электродвигателя и всех его составляющих. В ней рассмотрены структурная схема электропривода, основные расчетные формулы. Также приведены основные технические параметры двигателя.
Вторая глава описывает параметры, которые необходимо контролировать в процессе работы электродвигателя. Помимо этого, в данной главе содержится описание и выбор датчиков контроля и расчет АЦП.
Третья глава содержит описание системы обработки информации и выбор микроконтроллера для данной системы. Помимо этого производится описание типов интерфейсов и выбор наиболее подходящего типа связи всех микросхем.
Четвертая глава включает в себя разработку алгоритмов работы всех подсистем. Также в главе содержится разработка программы для вывода всей необходимой информации на экран компьютера.
Пятая глава включает в себя описание имитирующей модели системы диагностики и управления в программном пакете MATLAB, описание всех блоков и функций, созданных с их помощью.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

По результатам проектирования системы диагностики и управления электроприводом бумагорезательной машины и ее расчетам можно сделать следующие выводы:
1) Разработанная система может гибко настраиваться под необходимые в данный момент параметры;
2) Наличие современных датчиков контроля позволяют с высокой точностью отслеживать все необходимые параметры функционирования системы;
3) Благодаря правильно подобранным датчикам в конструкцию двигателя не вносились конструктивные изменения, что значительно упростило сложность всей системы в целом;
4) Спроектированная система вывода информации позволяет оперативно получать всю необходимую информацию на экране компьютера. Для работы с данной системой достаточно наличие одного оператора.
Результаты данной проведенной работы можно использовать при проектировании более сложных автоматизированных и автоматических систем. К примеру, можно заменить устройство вывода на еще один микроконтроллер, который будет сравнивать входящие параметры с заданными и на основе их принимать решения. В таком случае постоянное наличие рядом оператора не будет необходимым, т.к. система станет автоматической.

Литература

1. Чиликин М. Г. Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. Издание 6-е, дополненное и перераб. - М.: 1981. - 576 с., ил.
2. Чиликин М. Г. Ключев В. И. Теория автоматизированного электропривода: Учебное пособие для вузов. - М.: 1979. - 616 с., ил.
3. Сандлер А. С. Сарбатов Р. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями: Учебник для вузов. - М.: 1974. - 328 с.
4. Виглеб Г. Датчики: Перевод с немецкого. - М.: 1989. - 196 с., ил.
5. Осадчий Е. П. и др. Проектирование датчиков для измерения механических величин: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1979. - 480 с., ил.
6. Евтихиев Н. Н. и др. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.
7. Михеев В. П. Просандеев А. В. Датчики и детекторы: Учебное пособие. - М.: МИФИ, 2007. - 172 с.
8. Шарапов В. М. Полищук Е. С. Датчики: Справочное пособие. - М.: Техносфера, 2012. - 624 с.
9. Топильский В. Б. Схемотехника аналого-цифровых преобразователей: Учебное издание. - М.: Техносфера, 2014. - 288 с.
10. Богатырев Е. А. Ларин В. Ю. Энциклопедия электронных компонентов. Том 1. Большие интегральные схемы: Учебное пособие. - М.: Макро Тим, 2006. - 246 с.
11. Черников Ю.Г. Системный анализ и исследование операций: Учебное пособие. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. - 370 с.
12. Бахвалов Л.А. Моделирование систем: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. - 295 с.: ил.
13. Водовозов А.М. Микроконтроллеры для систем автоматики: Учебное пособие. - М.: Инфра-Инженерия, 2016. - 164 с.: ил.
14. Валиев К.А. Наноэлектроника: Учебник для вузов. - М.:
Издательство им. Н.Э. Баумана, 2009. - 719 с.: ил.
15. Кубланов М.С. Математическое моделирование. Методология и методы разработки математических моделей механических систем и процессов. Часть I: Учебное пособие. - М.: МГТУ ГА, 2004. - 108 с.: ил.
16. Маликов Р.Ф. Основы математического моделирования: Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2010. - 368 с.
17. Петров Ю.П. Новые главы теории управления и компьютерных вычислений: Учебник для вузов. - СПб.: БХВ - Петербург, 2004. - 192 с.: ил.
18. Ревинская О.Г. Основы программирования в MatLab: Учебное пособие. - СПб.: БХВ - Петербург, 2016. - 208 с.: ил.
19. Решмин Б.И. Имитационное моделирование и системы управления: Учебное пособие. - М.: Инфра - Инженерия, 2016. - 74 с.
20. Гук. М. Аппаратные интерфейсы ПК: Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2002. - 528 с.: ил.
21. William S. Levine. The control systems handbook: Textbook for technical students. - US.: 2011. - 1702 p.
22. R. C. Dorf, R. H. Bishop. Modern control systems: Teaching material. - GB.: 2008. - 1048 p.
23. J. J. DiStefano, A. R. Stubberud, I. J. Williams. Feedback and Control Systems: Textbook for technical students. - NY.: 2013. - 525 p.
24. S. Y. Yurish, Teresa M. Smart Sensors and MEMS: Teaching material. - GB.: 2005. - 480 p.
25. J. Axelson. The microcontroller idea book: Teaching material. - US.: 1997. - 271 p.
26. Поставщик электронных компонентов Вест-Эл: [Электронный ресурс]. Л., 2003 - 2017. URL: http://www.west-l.ru/about/. (Дата обращения: 16.12.17).
27. Цифровая библиотека Студопедия: [Электронный ресурс]. М., 2013
- 2018. URL: https://studopedia.su/10_119388_analogo-tsifrovie-i-tsifro-
analogovie-preobrazovateli-atsp-i-tsap.html/. (Дата обращения 20.01.18).
28. Поставщик микроэлектроники: [Электронный ресурс]. М., 1998 - 2016. URL: http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=81237/. (Дата обращения 11.01.18).
29. Каталог продукции департамента “Автоматизация и приводы”:
[Электронный ресурс]. М., 2000 - 2012. URL:
http://www.aqad.ru/index.php?tree=1000000&tree2=9990284&tree3=5109999&tr ee4=5100003&tree5=10037290/. (Дата обращения: 25.12.17).
30. Электронные компоненты и приборы “Чип и Дип”: [Электронный ресурс]. М., 2006 - 2018. URL: https://www.chipdip.ru/product/at150b10/. (Дата обращения: 04.11.17).