АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВЫБОР И АНАЛИЗ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ 9
1.1 Климатические камеры 9
1.2 Построение физической модели термокамеры 12
1.3 Разработка и построение функциональной схемы управления 14
Выводы по разделу 15
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕРМОКАМЕРЫ 16
2.1 Выбор элементов для проектируемой термокамеры 16
2.2 Расчет параметров элементов термокамеры 32
2.3 Построение CAD-моделей элементов термокамеры 44
2.4 Разработка математической модели термокамеры 48
Выводы по разделу 61
3 ИССЛЕДОВАНИЕ СПРОЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 62
3.1 Построение структурной схемы системы 62
3.2 Моделирование спроектированной системы 64
Выводы по разделу 76
4 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА 77
4.1 Анализ ПЛК и протокола реализации 77
4.2 Описание программы 81
4.3 Подключение элементов проекта 84
Выводы по разделу 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
Современной промышленности предъявляют требования, говорящие о необходимости испытывать прототипы разного рода приборов перед их масштабным выпуском, поэтому на предприятиях возникает необходимость использования оборудования для искусственного воссоздания каких-либо условий окружающей среды [1].
Приборы, например, измерительные датчики или системы навигации испытываются на различные внешние воздействия: явления, процессы или среду. Из всего разнообразия внешних воздействующих факторов: механических, климатических, биологических, специальных сред, термических и электромагнитных полей наибольший интерес привлекают климатические и термические факторы.
Одним из решений задачи испытания приборов является исследование приборов на специальных испытательных стендах, которые разрабатываются и выпускаются как в России, так и в других странах.
На данный момент множество компаний, фирм и заводов, в основном зарубежных, занимаются разработкой и конструированием климатических камер, поэтому актуальной задачей для российских конструкторов и предприятий является разработка климатической камеры отечественного производства.
Проектируемая климатическая камера имеет ряд особенностей: камера может использоваться автономно, что обеспечит ее мобильность; возможность использования в совокупности с одноосным поворотным испытательным стендом, для которого в нижней стенке камеры имеется отверстие, куда может быть установлен поворотный стол (стенка при этом расположена неподвижно).
Отличительной чертой проектируемой климатической камеры является наличие лишь охладительного агрегата и отсутствие агрегата нагревательного. На первый взгляд это может показаться недостатком из-за более меньших возможностей, но отсутствие нагревательного агрегата позволит упростить технику безопасности, снизить нагрузку на оси поворотного стенда, а также сэкономить финансовые ресурсы.
Одна из главных задач разработки - возможность задавать определенные значения температуры, наиболее приближенные к рабочей среде испытуемого прибора. Здесь необходимо задаться требованием на диапазон температуры, а также на рабочий объем камеры.
Целью данной работы является разработать САУ климатической камерой (далее термокамера) холода для проведения испытаний приборов в лабораторных условиях, наиболее приближенных к реальным условиям работы испытуемого прибора.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Построить физическую модель установки.
2. Разработать функциональную схему управления.
3. Выбрать элементы и устройства для будущей установки.
4. Рассчитать параметры элементов и системы.
5. Построить структурную схему.
6. Провести моделирование системы.
7. Построить схему подключения элементов системы к контроллеру.
В результате ВКР была спроектирована лабораторно-испытательная установка навигационных приборов в условиях пониженных температур для кафедры АиУ ЮУрГУ, на базе элемента Пельтье и ДПТ, которая соответствует требованиям ТЗ.
В ходе работы было рассмотрено устройство и особенности типовой климатической камеры, были спроектированы физическая и функциональная схемы спроектированной термокамеры, произведен выбор элементов для испытательной установки, построены CAD-модели некоторых элементов системы с целью получения недостающих параметров и получена математическая модель системы автоматического регулирования, на основе которой сконструирована и промоделирована структурная схема в прикладном пакете Altair Embed 2019.
Система автоматического регулирования термокамеры была реализована на протоколе Modbus на базе контроллера Siemens S7 1200.
В дальнейшем планируется добавить в систему нагревательный элемент и регулятор не только для ДПТ, но и для охлаждающего и нагревательного элементов, а также реализовать спроектированную установку на кафедре АиУ ЮУрГУ и ввести в работу в рамках выпускной квалификационной работы в магистратуре.
