Автоматизация регулирования температуры

Введение

Автоматика - отрасль науки и техники с помощью, которой удаётся автоматически управлять протеканием процессов или поведением объектов и контролировать их состояние. Человек заменяет себя автоматами, когда они дешевле, быстрее, точнее, надёжнее.

Автоматика и вычислительная техника за последнее время приобрели наибольшее значение для производства. Успех дальнейшего подъёма материально-технического уровня стал возможным только на базе широкого внедрения автоматизированных систем управления производственными процессами. Это позволяет механизировать трудоёмкие, тяжёлые и опасные для здоровья человека работы.

Автомат - устройство, позволяющее осуществлять производительный процесс без непосредственного участия человека и лишь под его контролем.

В настоящее время технический прогресс во всех отраслях производства в большой мере связан с автоматизацией производственных процессов. Любое автоматическое устройство состоит из отдельных элементов, основные и наиболее распространённые из которых - датчики, реле и усилители, генераторы низкочастотных и высокочастотных колебаний. Электрическое питание схем усилителей, генераторов и других устройств автоматики осуществляется преимущественно от выпрямителей.

Системы автоматического регулирования, контроля и управления позволяют расширить и повысить производительность, создавать более новые и надёжные аппараты для дальнейшего развития производства и выхода его на мировой уровень.

В данной системе автоматического регулирования производились исследование и расчет регулятора уровня жидкости. Это устройство зачастую применяется в промышленности, быту, научных, военных и других исследованиях.

В данном курсовом проекте разработана система автоматического регулирования температуры на базе логического модуля LOGO! - LOGO! DM8 12/24R, которая позволяет свободно программировать и возможность адаптации аппаратуры к требованиям решаемой задачи обеспечивает широкую универсальность модулей LOGO!, а также позволяет использовать их для управления вентиляторами, насосами, компрессорами, нагревательными элементами и т.д.

1. Разработка структурной схемы

автоматический логический программирование

Схема электрическая структурная представлена в графической части курсового проекта БККП.023913.100Э1 и состоит из следующих блоков:

датчика уровня жидкости

блока управления

два электронных ключа

модуля LOGO!24

электромагнита

световой сигнализации

звуковой сигнализации

Система автоматического регулирования (САР) предназначена для автоматического регулирования уровня жидкости, сведения о которой необходимы при управлении объектом.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать систему автоматического регулирования уровня жидкости. В проектируемом устройстве измерительным элементом является датчик уровня жидкости, предназначенный для точного измерения уровня жидкости, является оптимальным вариантом в нашем случае.

Датчики уровня жидкости измеряет уровень жидкости регулируемого объекта и преобразует его в электрический сигнал. Сигнал с датчика поступает на логический модуль LOGO!24, где сравнивается с заданным уровнем сигнала.Через Электронный ключ (симисторную оптопару) на исполнительное устройство. Исполнительное устройство представляет собой электромагнит, и он воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией.

Выйдя из нужного параметра, включается световая и звуковая сигнализация. Через пульт управления можно выключить звуковую сигнализацию. Этой сигнализацией управляет электронный ключ в виде твердотельного реле.

Питаются датчики от внешнего источника питания 24 В.

Блок питания LOGO! Power 24B/1,3А предназначен для питания логического модуля LOGO! их входных и выходных цепей, а также любых других нагрузок. Они обеспечивают стабильность выходного напряжения, защиту нагрузки от коротких замыканий, могут использоваться как в промышленных, так и в офисных условиях.

Световая сигнализация представлена светодиодом АЛ307АМ, звуковая представлена ВС-3-ГС-220.

Питание на систему подается при помощи переменного напряжения 220 В 50 Гц.

2 Разработка электрической принципиальной схемы

Схема электрическая принципиальная представлена в графической части курсового проекта БККП.023913.100Э3. Проектируемая система позволяет контролировать уровень жидкости. По заданию на курсовой проект система автоматического управления должна иметь следующие параметры:

Регулируемый или контролируемый параметр - уровень;

Датчик - любой датчик уровня;

Регулирующее исполнительное устройство - электромагнит;

Тип устройства управления - модуль LOGO!24;

Электронный ключ - симистор;

Напряжение питания - 220В 50 Гц;

Мощность потребляемая исполнительным (регулирующим)

устройством - 100 Вт;

Сигнализация - световая и звуковая

Работа системы приводиться в действие замыканием тумблера SА1 типа PST - 22, выбираем тумблер с такими же параметрами, приведенными в таблице:

Таблица 1

Напряжение питания стенда составляет 220В 50Гц. Блок питания LOGO! Power 24B/1,3B используется как питание логического модуля LOGO! его входных и выходных цепей, а также любых других нагрузок. Они обеспечивают стабильность выходного напряжения, защиту нагрузки от коротких замыканий, а так же имеет встроенный источник питания на 24В. Которым запитывается датчик.

Индикатор HL1 включён в схему для отображения работоспособности Блока питания.

В качестве датчика выбрали ультразвуковой датчик серии 947, параметры в таблице:

Таблица 2

Ультразвуковые датчики уровня применяют измерения непрерывного и предельного уровня жидких или сыпучих продуктов. Могут быть широко применены во многих отраслях промышленности при создании автоматических систем управления.

Общие технические характеристики модуля LOGO! DM8 12/24R, представлены в таблице 3

Таблица 3

В качестве электронного ключа выбираем твердотельное однофазное реле HD1022ZA2. Технические данные приведены в таблице:

Таблица 4

3. Расчетная часть

3.1     Расчет и выбор предохранителя FU1,

SA1 FU1

FU2

Рисунок 1

Рассчитываем ток на FU1:

Iпот = P/U (1)

Iпот = 100Вт/220В = 0,45 А

Выбираем предохранитель из стандартного ряда с ближайшим номинальном током срабатывания, по формуле Iпот = 0,45 А и по номиналу нам подходит предохранитель ВП1-1, Ж4*15(тип предохранителя), АГО.481.303ТУ (ГОСТ ТУ):

Таблица 5

3.1 Расчет и выбор резистора R1 на световой индикации HL1

Рисунок 2

Для расчета цепи сигнализации выбираем светодиод АЛ307АМ с параметрами:

Таблица

Находим рассеиваемую мощность на светодиоде:

Рпотр.D = Iпотр ´ Uпит(2)

Рпотр.D= 0.01А ´ 2В=0.02 Вт

Индикация запитывается напряжением 5 В, чтобы светодиод не вышел из строя необходимо рассеять еще 3В. Это достигается путем ввода добавочного сопротивления. Рассчитаем, наминал резистора:

Rдоб.R=Uпит/Iпот (3)

Находим рассеиваемую мощность на резисторе:

Рпотр.R = Iпотр ´ Iпотр ´ Rдоб (4)

Рпотр.R =0.01А´ 0.01А´300=0,03 Вт

Из справочника резисторов выбираем МЛТ-0,125-620Ом

Рпотр.R = Iпотр ´ Iпотр ´ Rдоб (5)

Рпотр.R =0.01А´ 0.01А´620=0,062Вт

Общая мощность световой сигнализации:

Рсиг= Рпотр.D+ Рпотр.R (6)

Рсиг=0,02Вт+0,062Вт=0,082Вт

По схожим параметрам выбираем диод VD1 КД522Б

3.3 Расчет и выбор варистора U2

Рисунок 3

Для защиты реле от повышенного напряжения необходимо установить варисторы. Выбор его находим по формулам

Uваристора=(1,6…1,9)Uнагрузки (7)

Uвар = 1,9 ´ 220 = 418 В

По данному расчету выбирает тип варистора приведенный в таблице 6

Таблица 6

Где, Un - классификационное напряжение, В

Um~ − максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратическое), В

Um- − максимально допустимое постоянное напряжение, В

W - максимальная допустимая поглощаемая энергия , при воздействии одного импульса. От этой величины зависит, как долго может действовать перегрузка без опасности повредить варистор, Дж

Заключение

В данном курсовом проекте разрабатывалась система автоматического регулирования уровня жидкости. Которая будет регулировать уровень жидкостей разных сред, выводить информацию в цифровом виде, что позволит получить точные данные в удобной для оператора форме. В ходе разработки производился расчёт параметров заданных устройств в частности расчет световой сигнализации и варистора, расчет предохранителя. Кроме того, осуществлялась разработка конструкции. Все элементы системы широко используются и легкодоступны в приобретении.

При правильной эксплуатации и соблюдений правил электрической безопасности прибор не представляет опасности для жизни.

Список использованных источников

1. Промышленная электроника и микроэлектроника: Галкин В.И., Пелевин Е.В. Учеб. - Мн.: Беларусь. 2000 - 350 с.: ил.

. Платы печатные. Технические требования ТТ600.059.008

. Правила выполнения электрических схем ГОСТ 2.702-75

. Основы автоматики / Е.М. Гордин - М.: Машиностроение, 1978 - 304 стр.

. Полупроводниковые приборы: Справочник / В.И. Галкин, А.А. Булычёв, П.Н. Лямин. - Мн.: Беларусь, 1994 - 347

. Справочник по полупроводниковой электронике (Под ред. Л.П. Хантера:  сокращ. перевод с англ.) С.Я. Щаца и И.И. Литвинова. - М.: Машиностроение.

. ГОСТ 23751. Основные параметры конструкции.

. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. Н.М. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. - Мн.: Беларусь, 1994.

. ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

. Каталог датчиков и преобразователей

. Интернет ресурсы www.mymcu.ru, www. avr.ru

. Интернет ресурс www.owen.ru