📄Работа №8648
Тема: Исследование и синтез автоматизированной системы управления температурным режимом шкафов автономного освещения
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
58 стр. листов
Год:
2017
Просмотров:
843
2350
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 10
1 Обзор литературы 12
2 Объект исследования 14
2.1 Шкаф управления освещением 14
2.2 Задачи управления температурным режимом объекта автоматизации. 16
2.3 Комплекс технических средств автоматизированной системы
управления температурным режимом 17
2.4 обмен данными между уровнями системы 25
3 Анализ и синтез управления температурным режимом. Разработка метода
удаленной настройки объекта автоматизации 28
3.1 Анализ технологических переменных, управляющих воздействий,
контроля и управления 28
3.2 Метод настройки и автоматизации удаленной замкнутой системы 29
4 Моделирование системы управления в среде «CoDeSys» для реализации
эксперемента и настройки удаленного объекта 37
5 Разработка математических моделей контура температуры для
проведения эксперемента средствами «АКР1АР» 48
5.1 Отладка программы в среде AKIIAP для проведения эксперементов...48
5.2 Алгоритм проведения эксперимента на исследуемом объекте,
автоматизированной системе управления температурным режимом 53
5.3 Результаты проведенных исследований и эксперементов 54
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение63
6.1 Планирование научно-исследовательских работ 63
6.2 Смета затрат 65
6.3 Смета затрат на оборудование 68
6.4 Экономическая эффективность проекта 69
7 Социальная ответственность 73
Заключение 89
1 Обзор литературы 12
2 Объект исследования 14
2.1 Шкаф управления освещением 14
2.2 Задачи управления температурным режимом объекта автоматизации. 16
2.3 Комплекс технических средств автоматизированной системы
управления температурным режимом 17
2.4 обмен данными между уровнями системы 25
3 Анализ и синтез управления температурным режимом. Разработка метода
удаленной настройки объекта автоматизации 28
3.1 Анализ технологических переменных, управляющих воздействий,
контроля и управления 28
3.2 Метод настройки и автоматизации удаленной замкнутой системы 29
4 Моделирование системы управления в среде «CoDeSys» для реализации
эксперемента и настройки удаленного объекта 37
5 Разработка математических моделей контура температуры для
проведения эксперемента средствами «АКР1АР» 48
5.1 Отладка программы в среде AKIIAP для проведения эксперементов...48
5.2 Алгоритм проведения эксперимента на исследуемом объекте,
автоматизированной системе управления температурным режимом 53
5.3 Результаты проведенных исследований и эксперементов 54
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение63
6.1 Планирование научно-исследовательских работ 63
6.2 Смета затрат 65
6.3 Смета затрат на оборудование 68
6.4 Экономическая эффективность проекта 69
7 Социальная ответственность 73
Заключение 89
📖 Введение
В наши дни для управления освещением на улице и прилегающим к домам территории используют шкафы управления освещением. Они являются современными устройствами управление наружным электроосвещением, предназначенными для диспетчеризации работы осветительных сетей и управления освещением. Учитывая, что шкафы управления часто размещают в неотапливаемых местах - подвалах или прямо на улице. Существуют несколько факторов, которые отрицательно сказываются на работу отдельных элементов автоматики и модулей связи и вследствии всего шкафа в целом, такие как низкие температуры и повышенная влажность. Эта проблема обусловленна тем что нижний предел диапазона робочих температур модулей связи и другой электронной аппаратуры и ее элементов составляет -25 °С.
Нормальными климатическими условиями являются: температура +25±10 °С, относительная влажность 45...80 %, атмосферное давление (8,3... 10,6) • 104 Па (630...800 мм рт. ст.), отсутствие активных веществ в окружающей атмосфере». Нижний предел температуры в котором могут эксплуатироваться электронная аппаратура и ее элементы в среднем составляет -25°С. [1]
Таким образом, следует обратить особое внимание на автоматизированную системы управления температурным режимом в шкафах управления освещением, позволяющей коректно осуществлять требуемые задачи при низких температурах. (включать - отключать освещение улиц, регулировать энергопотребление системы, контролировать целостность оборудования и несанкционированный
доступ, вовремя сигнализировать оперативному персоналу об аварийных ситуациях в сети и т.д.) Также присутствует проблема настройки динамических параметров системы, так как динамика изменения температуры шкафа неизвестна и объект расположен в труднодоступных местах. Целью выпускной квалификационной работы является - удаленная организация экперемента и настройка динамических параметров системы на объекте управления, в програмной среде CoDeSys, АКИАР
С появлением современных автоматизированных систем управления технологическими процессами АСУТП, реализованных на программируемых логических контроллерах (ПЛК), для специалистов стали доступны удобные инструменты, позволяющие значительно упростить процесс настройки динамических параметров замкнутых систем. Возможности использования ПЛК позволяют создавать технические решения, позволяющие не только эффективно организовать процесс настройки, но и выполнять научные исследования на удаленных действующих объектах управления. Проблема реализации задач контроля и настройки удаленных объектов управления весьма актуальна и имеет опубликованные решения в научной литературе. В данной работе предложено решение, доступное специалистам знакомым со CoDeSys - средой программирования ПЛК на технологических языках программирования, которые более доступны и поняты специалистам в области автоматизированных систем управления.
Нормальными климатическими условиями являются: температура +25±10 °С, относительная влажность 45...80 %, атмосферное давление (8,3... 10,6) • 104 Па (630...800 мм рт. ст.), отсутствие активных веществ в окружающей атмосфере». Нижний предел температуры в котором могут эксплуатироваться электронная аппаратура и ее элементы в среднем составляет -25°С. [1]
Таким образом, следует обратить особое внимание на автоматизированную системы управления температурным режимом в шкафах управления освещением, позволяющей коректно осуществлять требуемые задачи при низких температурах. (включать - отключать освещение улиц, регулировать энергопотребление системы, контролировать целостность оборудования и несанкционированный
доступ, вовремя сигнализировать оперативному персоналу об аварийных ситуациях в сети и т.д.) Также присутствует проблема настройки динамических параметров системы, так как динамика изменения температуры шкафа неизвестна и объект расположен в труднодоступных местах. Целью выпускной квалификационной работы является - удаленная организация экперемента и настройка динамических параметров системы на объекте управления, в програмной среде CoDeSys, АКИАР
С появлением современных автоматизированных систем управления технологическими процессами АСУТП, реализованных на программируемых логических контроллерах (ПЛК), для специалистов стали доступны удобные инструменты, позволяющие значительно упростить процесс настройки динамических параметров замкнутых систем. Возможности использования ПЛК позволяют создавать технические решения, позволяющие не только эффективно организовать процесс настройки, но и выполнять научные исследования на удаленных действующих объектах управления. Проблема реализации задач контроля и настройки удаленных объектов управления весьма актуальна и имеет опубликованные решения в научной литературе. В данной работе предложено решение, доступное специалистам знакомым со CoDeSys - средой программирования ПЛК на технологических языках программирования, которые более доступны и поняты специалистам в области автоматизированных систем управления.
✅ Заключение
Предложенный метод удаленной настройки динамических параметров замкнутых систем может быть легко распространен и за рамки систем управления температурным режимом шкафов освещения, где актуальна задача настройки удаленного или труднодоступного объекта управления. Для реализации метода достаточно иметь небольшие навыки FBD программирования весьма схожие со средствами, используемыми в таких популярных программах, как MatLab. Метод содержит три простых этапа: изменение программы - отладку сценария управления в контуре температуры, построенного на функциональных блоках. В которую входит фрагмент FBD структуры с возможностью ручного управления для создания переходного процесса и ПИД-регулятор. Разработка структуры регулятора на основе FBD логики в среде АКИАР так как контроллер на объекте исследования поддерживает работу в данной среде, а так же в программе CoDeSys, в связи с тем что програмирование в этой среде осуществляется по международным стандартам, является более известной в сфере програмирования контроллеров. Организации эксперемента в рамках действующей системы управления - формирования режима генерации переходного процесса объекта управления (кривая разгона) и, собственно, интеллектуальная часть работы по выбору и реализации современных методов настройки замкнутых систем.
Анализируя результат эксперемента в виде переходного процесса, отлаженной автоматизированной системы управления температурным режимом. Следует отметить длительный по времени переходный процесс обусловленый продолжительным остыванием объекта аввтоматизации. Значение перерегулирования а = 20,8% на основании опыта эксплуатации подобных систем, для данной системы является оптимальным, запас устойчивости в этом случае является достаточным. «Расчет параметров по формулам не может дать оптимальной настройки регулятора, поскольку аналитически полученные результаты основываются на сильно упрощенных моделях объекта. Кроме того, модели используют параметры, идентифицированные с некоторой погрешностью. Поэтому после расчета параметров регулятора желательно сделать его подстройку. Подстройку можно выполнить на основе правил, которые используются для ручной настройки. Эти правила получены из опыта, теоретического анализа и численных экспериментов.» [4] Они сводятся к следующему:
• увеличение пропорционального коэффициента увеличивает быстродействие и снижает запас устойчивости;
• с уменьшением интегральной составляющей ошибка регулирования с течением времени уменьшается быстрее;
• уменьшение постоянной интегрирования уменьшает запас устойчивости;
• увеличение дифференциальной составляющей увеличивает запас устойчивости и быстродействие, ограничением для увеличения дифференциальной составляющей является чувствительный шаг дискретизации по амплитуде для измеренного значения (для контроллера ВЭСТ составляет 0,3 градуса цельсия) .
Отметим, что применение правил возможно только после предварительной настройки регулятора по формулам. Попытки настроить регулятор без начального приближенного расчета коэффициентов могут быть безуспешными. Сформулированные выше правила справедливы только в окрестности оптимальной настройки регулятора. Вдали от нее эффекты могут быть иными
Оценивая трудоемкость применения метода, отметим, что основные затраты времени связаны с получением данных о кривой разгона рабочего объекта управления, однако предложенный метод не включает трудозатраты человека. На выполнение действий, относящихся непосредственно к методу, затрачивается незначительное время.
Значение перерегулирования а = 20,8% на основании опыта эксплуатации подобных систем, для данной системы является допустимым, запас устойчивости в этом случае является достаточным.
Анализируя результат эксперемента в виде переходного процесса, отлаженной автоматизированной системы управления температурным режимом. Следует отметить длительный по времени переходный процесс обусловленый продолжительным остыванием объекта аввтоматизации. Значение перерегулирования а = 20,8% на основании опыта эксплуатации подобных систем, для данной системы является оптимальным, запас устойчивости в этом случае является достаточным. «Расчет параметров по формулам не может дать оптимальной настройки регулятора, поскольку аналитически полученные результаты основываются на сильно упрощенных моделях объекта. Кроме того, модели используют параметры, идентифицированные с некоторой погрешностью. Поэтому после расчета параметров регулятора желательно сделать его подстройку. Подстройку можно выполнить на основе правил, которые используются для ручной настройки. Эти правила получены из опыта, теоретического анализа и численных экспериментов.» [4] Они сводятся к следующему:
• увеличение пропорционального коэффициента увеличивает быстродействие и снижает запас устойчивости;
• с уменьшением интегральной составляющей ошибка регулирования с течением времени уменьшается быстрее;
• уменьшение постоянной интегрирования уменьшает запас устойчивости;
• увеличение дифференциальной составляющей увеличивает запас устойчивости и быстродействие, ограничением для увеличения дифференциальной составляющей является чувствительный шаг дискретизации по амплитуде для измеренного значения (для контроллера ВЭСТ составляет 0,3 градуса цельсия) .
Отметим, что применение правил возможно только после предварительной настройки регулятора по формулам. Попытки настроить регулятор без начального приближенного расчета коэффициентов могут быть безуспешными. Сформулированные выше правила справедливы только в окрестности оптимальной настройки регулятора. Вдали от нее эффекты могут быть иными
Оценивая трудоемкость применения метода, отметим, что основные затраты времени связаны с получением данных о кривой разгона рабочего объекта управления, однако предложенный метод не включает трудозатраты человека. На выполнение действий, относящихся непосредственно к методу, затрачивается незначительное время.
Значение перерегулирования а = 20,8% на основании опыта эксплуатации подобных систем, для данной системы является допустимым, запас устойчивости в этом случае является достаточным.
ИЛИ
Поиск аналога
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.