Аннотация
Введение 5
Анализ предметной области 7
Факторы, определяющие климатические условия в помещении 7
Постановка задачи 10
Сведения о моделируемом помещении 11
разработка сАР температуры в коттедже 13
Определение параметров сбора данных для САР температуры в комнате .. 13
Инструменты для реализации системы 14
Радиаторы отопления 14
Термоголовка радиатора отопления 17
Датчик температуры 18
Устройств управления 23
Разработка структурной схемы системы управления 27
Описание математической модели объекта регулирования 32
Описание математической модели нагревательного элемента 34
Описание математической модели датчика 36
Описание математической модели усилителя 37
Система дифференциальных уравнений САР 38
Расчет коэффициентов передаточных функций 38
Моделирование в прикладном пакете 41
Реализация программной части САР температуры 48
Описание структуры пользовательской программы 48
Выбор языка программирования 51
Разработка алгоритма контроллера 52
Визуализация проекта 57
Заключение 60
Библиографический список 61
ПРИЛОЖЕНИЯ 68
ПРИЛОЖЕНИЕ отсутствует
Концепция Умного дома, особенно автоматический климат-контроль, является одной из наиболее быстроразвивающихся областей сегодня. Работы по этой теме обычно посвящены оптимизации микроклимата в помещении и повышению энергосбережения. В них рассматриваются различные аспекты автоматизации - от контроля и настройки термостатов до управления системой кондиционирования воздуха с помощью датчиков и алгоритмов. Как показывают исследования, Умный дом может существенно снизить расходы на энергию и сделать жизнь более комфортной и удобной [1 - 7].
Как правильно поддерживать здоровье и обеспечивать комфортное проживание в помещении? Ответ прост: единственно важным фактором являются климатические условия внутри.
Предлагаемое решение заключается в разработке инновационной системы, которая бы не только контролировала температуру вручную, но и автоматически поддерживала заданный уровень комфорта. Данный проект преследует целью создание системы управления, которая позволит предоставить превосходное качество воздуха в помещении, даря людям здоровье и благополучие.
Объектом работы является управление температурным режимом в одной из комнат коттеджа.
Предметом работы является система автоматического регулирования температуры в комнате.
Целью работы является сокращение расходов на поддержание микроклимата в коттедже, а также создание комфортных условий для проживания человека.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- проанализировать предметную область;
-провести анализ существующих систем управления температурой в помещении; • смоделировать систему, опираясь на установленные функциональные требования;
• произвести подбор средств реализации для разрабатываемой системы на основе требований к системе;
• разработать систему регулирования, удовлетворяющую функциональным требованиям.
Одной из основных целей данной работы является разработка системы автоматического регулирования температуры в помещении, обладающей практической значимостью. Благодаря этой системе изменение температурного режима произойдет максимально эффективно, с минимальными энергетическими затратами и общей стоимостью потребляемой энергии. Это позволит людям находиться в комфортных условиях, а также существенно сэкономить денежные средства на оплату счетов за энергопотребление. Результатом нашей работы станет создание инновационной системы управления, способной повысить качество жизни людей и облегчить их бытовые хлопоты.
В работе представлена разработка системы контроля температуры помещения в коттедже на базе программируемого логического контроллера «Овен ПЛК-154».
Для реализации системы автоматического регулирования температуры в комнате выбраны средства автоматизации: датчики температуры, исполнительные устройства, коммутационная и управляющая аппаратура, программируемый логический контроллер. Для моделирования системы была сформулирована математическая модель системы. На основе полученной модели рассчитаны передаточные функции звеньев структурной схемы САР. По найденным передаточным функциям в программной среде SimInTech смоделирована САР. Полученный переходный процесс показал необходимость введения в систему регулятора. Для получения заданных характеристик переходного процесса выбран ПД-регулятор и рассчитаны его оптимальные настройки методом идентификации объекта.
До внедрения системы, температура в комнате зависела от погодных условий на улице и времени года. Для комфортного пребывания в комнате, необходимо соблюдать температурный режим 20°С ± 5°С. При минусовой
температуре на улице, температура в комнате ниже +15°С, что негативно влияет на самочувствие людей. При высокой температуре на улице, температура в комнате превышает +25°С, что так же негативно отражается на жителях. Для регулирования температурного режима комнаты внедрена система контроля температуры комнаты на базе микроконтроллера ОВЕН, что позволило отрегулировать нужную температуру в комнате и повысить комфортное прибывания в ней.
В дальнейшем предполагается распространить данную систему на остальные комнаты в коттедже.
