АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ВЫБОР И АНАЛИЗ 10
1.1 Физическая модель и описание шкафа 10
1.2 Функциональная модель вентиляции шкафа 20
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ШКАФА 22
2.1 Выбор элементной базы 22
2.2 Выбор корпуса шкафа 22
2.3 Выбор метода охлаждения шкафа 26
2.4 Выбор вентилятора 30
2.5 Выбор двигателя 37
2.6 Выбор решетки 43
2.7 Выбор охлаждающего элемента 43
2.8 CAD модель 49
2.9 Математическая модель 52
2.9.1 Математическая модель ДПТ 52
2.9.2 Математическая модель шкафа 56
2.10 Уравнение баланса системы 62
2.10.1 Уравнение баланса «ДПТ-вентилятор» 62
2.10.2 Уравнение баланса «Шкаф» 66
2.11 Расчет коэффициентов 69
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ 76
4 ПРОГРАММИРОВАНИЕ 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЯ 99
ПРИЛОЖЕНИЕ А 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 103
В мире, где человек не в состоянии уследить за огромным количеством появляющихся задач, задаются вопросом, как решить данную проблему. Данная проблема затрагивает многие процессы, такие как производственные и технологические в том числе бытовые, коммерческие, сельскохозяйственные сферы. В этих отраслях совещаются множество процедур, которые выполняются в строго заданном порядке, на который отводится определенный промежуток времени. Вот почему такие задачи должны решать средства автоматики, а за человеком останутся только функции контроля. Но иногда сложно представить какими именно возможностями обладают шкафы промышленной автоматизации и чем конкретно они могут помочь в той или иной сфере [1].
Автоматика - раздел или область науки и техники, которая включает в себя группу методов и технических средств, которые позволяют человеку не напрямую управлять и совершать контроль над производственными процессами и техническими устройствами [2].
В настоящее время во многих странах спроектировано множество программируемых устройств для предприятий электротехнической и электронной промышленности, которые кардинально меняют нынешние методы проектирования формирования устройств электроавтоматики [3]. Целями всего этого является: увеличение прочности, снижение затрат различных материалов, функционала и полномочий для управляющих технических средств, снижение материальных затрат для работоспособности на протяжении всего срока эксплуатации и улучшение эргономических свойств. Всю сумму
интеллектуальных технических средств по управлению и контролю технологическими оборудованиями пятью группами, а именно:
- программируемые коммутаторы нагрузки;
- программируемые технологические контроллеры;
- программируемые терминалы;
- промышленные компьютерные системы;
- цифровые регуляторы технологических параметров.
Предприятия России, которые напрямую занимаются проектированием средств управления технологическим оборудованием, не торопятся переходить на внедрение новых элементных баз. Так стандартизованные шкафы управления основанных на асинхронных электродвигателях до сих пор проектируются на базе релейно-контактных приборах, не смотря на множество более лучших вариантов их улучшения с использованием новейших элементов автоматического управления. В шкафах управления металлорежущими установками такая же ситуация, также как и у насосных, вентиляционных и компрессных установок. Например, система которой нужно поддерживать микроклимат в закрытой комнате, требуется установить в систему два электродвигателя привода для обеспечения подачи теплого воздуха, два электродвигателя привода отвода воздуха и несколько датчиков зонного контроля температуры, также необходима установка электронных регуляторов, а также около двадцать электромагнитных пускателей и реле, к тому же дополнительные электроэлементы зашиты, сигнализации и электромонтажа. При этом шкаф управления является довольно объемной конструкцией с внушительными габаритами [4].
В будущем электроника будет занимать главную роль в производстве. Также главную роль займет и улучшение механических автоматов, но лидирующей будет роль приборов и аппаратов с возможностью электронного управления. Главной частью практически всех технологических процессов станет электроника. Данное введение позволит множеству отраслей открыть для себя новые возможности [5].
Целью данной выпускной квалификационной работы является описание шкафа автоматизации, построение физической модели системы вентиляции, функциональной схемы, построение математической модели системы вентиляции, создание CAD модели и структурной схемы, выбор элементов для системы.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Построить физическую модель.
2. Разработать функциональную схему управления.
3. Выбрать элементы и устройства.
4. Создать 3D CAD модель одного из элементов.
5. Написать математическую модель.
6. Построить структурную схему.
7. Моделирование в VisSim.
8. Разработка схемы подключения.
В рамках проделанной выпускной квалификационной работы была разработана система вентиляции для пульта управления стендом.
Создана физическая модель шкафа и функциональная модель системы вентиляции данного шкафа.
Были рассмотрены и подобраны элементы для данной системы.
При выборе элементной базы был произведен расчет для вентилятора и исходя из расчетов был выбран подходящий двигатель постоянного тока.
Построена математическая модель двигателя постоянного тока и шкафа управления.
Рассчитаны коэффициенты на основе итоговой математической модели для будущей структурной схемы.
Построена и визуализирована модель управления системой вентиляции с помощью прикладного пакета Altair Embed 2019.1.
Спроектирована CAD-модель шкафа со всеми его компонентами.
Были найдены эмпирическим путем недостающие элементы для структурной схемы.
Введен регулятор и на основе подбора его коэффициентов были подобраны самые оптимальные значения.
