АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 7
2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, ПОДБОР РЕДУКТОРА И
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ 10
2.1 Технические данные 10
2.2 Расчёт моментов 12
2.3 Описание аппаратной части 15
2.4 Описание выбранного редуктора 17
2.5 Описание преобразователя частоты 18
3 СОСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ СИСТЕМЫ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА
УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТА 20
3.1 Описание сигналов системы 20
3.2 Модель пульта дистанционного управления воротами 23
3.3 Код программы для системы управления воротами 27
4 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 31
4.1 Описание функциональных элементов 31
4.2 Описание элементной базы автоматизации 31
4.3 Внешний радиоприёмник 33
4.4 Брелок дистанционного управления 34
4.5 Датчики положения ворот 35
4.6 Предупреждающая светодиодная лампа 37
4.7 Подбор блока питания 38
5 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 40
5.1 Электрическая принципиальная схема 40
5.2 Описание элементов на электрической принципиальной схеме 40
6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 42
6.1 Формирование переменных для системы автоматизации 50
6.2 Уравнения системы 51
6.3 Реализация системы в TIA PORTAL
7 СРАВНЕНИЕ РАБОТЫ АЛГОРИТМОВ 54
7.1 Построение в CoDeSys V3.5 на языке Structured Text 54
7.2 Построение в TIA Portal на языке Ladder Diagram 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
ПРИЛОЖЕНИЯ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Функциональная схема автоматизации 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Схема электрическая принципиальная 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Спецификация оборудования 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. UML диаграмма системы управления 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Структурная схема системы автоматизации 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Ведомость прилагаемых документов 71
В современном мире вопрос автоматизации различных процессов и производств стоит одним из самых основных. Автоматика давно вошла в нашу жизнь и крепко закрепилась в ней. Много окружающих нас процессов, давно заменены различными техническими устройствами, которые облегчают повседневную жизнь человека [1-7].
Для выполнения своей выпускной квалификационной работы, иною был выбран процесс автоматизации управления уличными воротами. Применение нескольких электронных устройств и программного обеспечения позволит пользователю открывать или закрывать ворота, не выходя из транспортного средства и не применяя силы.
В процессе выполнения проекта был произведён расчёт электродвигателя для обеспечения движения ворот. Наиболее оптимальным по характеристикам был асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4ААМ56В2. Также, был подобран преобразователь частоты для регулировки скорости вращения электродвигателя от компании Schneider Electric.
Для организации системы автоматизации была подобрано всё элементное оснащение с указанием технических характеристик. В качестве программируемого контроллера был использован SIMENS LOGO! Basic 12/24RCEO. Для отслеживания за внешними процессами были выбраны: индуктивные датчики ISAB E41A-31P-8-P.
После разработки алгоритма автоматизации, подбора элементной базы, составления логических уравнений выходных сигналов, были составлены функциональная и принципиальная схемы.
Для программируемого контроллера было разработано и написано программное обеспечение и осуществлена его отладка в программной среде CODESYS V3.5 SP14 от компании 3S-Smart Software Solutions. Процесс отладки был совершен путём составления функционального кода и встроенного симулятора.
В ходе данной выпускной квалификационной работы была выполнена работа по созданию автоматизированной системы управления на примере уличных ворот гаража. Были рассмотрены два способа решения требуемой задачи.
Были проанализированы популярные программные решения для программирования контроллеров, расписаны как плюсы, так и минусы каждого из продуктов. Были изучены языки программирования, поддерживающие данные среды разработки.
Также, опираясь на требуемые данные, указанные в техническом задании, был совершен расчёт и подбор необходимого технического оборудования. Для данной системы были подобраны:
- асинхронный двигатель с коротким ротором - 4ААМ56В2;
- червячный редуктор - Ч-80;
- преобразователь частоты - Altivar 312;
- контроллер - Siemens LOGO! Basic 12/24RCEO;
- внешний радиоприёмник - CAME RBE4RC;
- пульт управления - CAME TOP44RGR;
- индуктивные преобразователи - ISAN E41A-31P-8-P;
- светодиодная проблесковая лампа - AN Motors F5000;
- блок питания - Siemens LOGO! Power.
Для возможности установить на большее количество контролеров, был разработан и написан код на двух языках программирования: Structured Text (Pascal-подобный язык) и Ladder Diagram (язык релейных схем).
Помимо этого, были разработаны и составлены:
- функциональная схема системы автоматизации;
- принципиальная электрическая схема;
- UML-диаграмма использования системы;
- структурная схема.
Таким образом, поставленные задачи были решены в полном объеме. Задача управления автоматизированной системой была решена двумя способами в программе CoDeSys V3.5 от компании 3S-Smart Software Solutions и Siemens Totally Integrated Automation Portal.
Выпускная квалификационная работа была выполнена согласно стандарту СТО ЮУрГУ 04-2008 [97].
