АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В
КЛИМАТИЧЕСКОЙ ТЕРМОКАМЕРЕ 9
1.1 Описание объекта управления 9
1.2 Физическая модель 10
1.3 Функциональная схема управления 12
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ
КЛИМАТИЧЕСКОЙ ТЕРМОКАМЕРОЙ 15
2.1 Описание объекта управления 15
2.2 Выбор элементов управления климатической термокамерой 16
2.3 Математическая модель 32
2.4 Составление структурной схемы 46
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ, НАИБОЛЕЕ
ПРИБЛИЖЕННОЕ К РЕАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ 49
3.1 Исследование устойчивости 49
3.2 Моделирование системы 52
4 ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ В КЛИМАТИЧЕСКОЙ ТЕРМОКАМЕРЫ 57
4.1 Выбор ПЛК 59
4.1.1 ОВЕН ПЛК110[М02] 59
4.1.2 Siemens S7-300 60
4.1.3 Отладочная плата STM 32 f3 DISCOVERY 61
4.2 Программирование контроллера 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЯ 77
ПРИЛОЖЕНИЕ А 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 89
А настоящее время на предприятиях внедряются и используются системы управления технологическими процессами, важнейшими задачами которых, чаще всего являются повышение роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления.
Системы управления технологическими процессами бывают двух видов: автоматические и автоматизированные [1, с. 5].
Системы автоматического управления (САУ) - подразумевают под собой совокупности устройств, которое обеспечивает управление объектов непосредственно без участия человека [2, 3]. Автоматизированная система управления (АСУ) предполагает под собой участие человека (оператора, диспетчера) в качестве основной части системы управления [1].
Широкий ассортимент различных приборов и устройств измерения физических величин нуждается в скорейшем вводе в эксплуатацию. Для этого необходимо провести лабораторные испытания приборов, наиболее приближенные к реальным условиям их эксплуатации. А для этого нужно устройство, которое сможет моделировать агрессивное воздействие окружающей среды. Эта задача решается на специальных испытательных стендах, которые разрабатываются и выпускаются как в России, так и в других странах [4, 5].
Испытания приборов, таких как измерительные датчики и устройства, системы навигации и направления, а также приборы измерения давления, уровня жидкости, расхода жидкости и газа, температуры и др. проводятся на различные внешние воздействующие факторы (ВВФ): явления, процессы или среды. Из всего разнообразия ВВФ: механических, климатических биологических, специальных сред, термических и электромагнитных полей наибольший интерес привлекают климатические и термические факторы [6].
Целью испытания измерительных датчиков и устройств является определение значения вероятности сохранения исправной работы объекта, после многократного воздействия чрезвычайно сложных внешних факторов. Для этого создается не только оборудование, которое непосредственно производит данные испытания, но также и методика проведения испытания, чтобы они были приближенны к реальным условиям эксплуатации измерительных приборов [7].
Одной из главных задач при разработке является возможность задавать определенные значения температуры, наиболее приближенных к естественной среде работы испытуемого прибора (ИП). Здесь необходимо задаться требованием на диапазон температуры среды в камере, а также и на рабочий объем камеры. Большое внимание необходимо уделить разработке блока управления основными системными элементами климатической камеры, такими как датчики температур, система нагрева, система вентиляции. Для этого требуется разобрать принцип работы представленных системных элементов [8, 9].
Климатические оборудование выпускаются для исследования воздействий одного параметра, например, холода или тепла, двух параметров тепло - влага. Реже всего изготавливается оборудование где воздействие происходит по трем параметрам, а именно тепло - влага - давление.
Обычно термин климатическая камерам относиться только для камер, которые воздействуют двумя параметрами, а именно тепло - холод - влага. Так как в данной работе мы управляем одним параметром, а именно теплом, то наша камера называется климатической термокамерой [10, 11].
Данная климатическая термокамера имеет ряд особенностей. Во-первых, термокамера может использоваться автономно, что обеспечит ее мобильность. Во- вторых, она является подвижной.
Отличительная черта разрабатываемой климатической термокамеры - отсутствие холодильного агрегата, что с первого взгляда может показаться недостатком ввиду более низкого спектра возможностей испытательных процессов, однако, это отсутствие позволит снизить нагрузку на оси стенда и значительно снизить цену на данную климатическую термокамеру [12, 13].
Цель данной работы разработка климатической термокамеры наиболее приближенной к реальным условиям эксплуатации навигационных приборов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Анализ и выбор схемы управления климатической термокамеры;
2. Составить уравнения, описывающие работу климатической
термокамеры;
3. Произвести подбор элементной базы;
4. Составить схему управления климатической термокамерой.
5. Произвести моделирование термокамеры.
В результате проведенной работы была описана работа климатической термокамеры испытания навигационных приборов. Составлена кинематическая схема управления. Были составлены уравнения, описывающие работу климатической термокамеры, а также составляющих элементов.
Произведен подбор элементной базы системы. Выполнено численное моделирование климатической термокамеры испытания навигационных приборов, наиболее приближенных к реальным условиям. Разработана схема управления климатической термокамеры. Таким образом, цель работы достигнута, задачи - решены.
