Розробка автоматизованої системи керування об'єктом "Холодильна камера"

Конструкція та принцип роботи холодильної камери. Структурна схема автоматизованої системи керування, її проектування на основі мікроконтролера за допомогою сучасних програмно-інструментальних засобів розробки та налагодження мікропроцесорних систем.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Пояснювальна записка містить 31 сторінку, 19 рисунків, 5 таблиць, 8 джерел переліку посилань.

Об'єктом дослідження є автоматизована холодильна камера.

Мета роботи: розробити автоматизовану систему керування об'єктом холодильною камерою.

Методом дослідження є огляд етапів проектування системи управління на основі мікроконтролера за допомогою сучасних програмно-інструментальних засобів розробки й налагодження мікропроцесорних систем.

В результаті роботи представлений детальний опис роботи системи автоматизації, на основі вибору елементної бази побудована електрична структурна та принципова схема, складений алгоритм і програмний код для управління мікроконтролером всієї системи.

Результати роботи можуть бути корисними для поліпшення ефективності технологічного процесу, які дозволять вирішувати реальні виробничі задачі.

ПРИНЦИПОВА СХЕМА, СТРУКТУРНА СХЕМА, СИСТЕМА КЕРУВАННЯ, МІКРОКОНТРОЛЕР, БЛОК ЖИВЛЕННЯ, ХОЛОДИЛЬНА КАМЕРА, АСЕМБЛЕР

Зміст

Вступ

1. Стан питання та постановка завдання

1.1 Опис об'єкту керування з погляду автоматизації

1.2 Огляд аналогів

2. Спеціальна частина

2.1 Опис структурної схеми системи керування

2.2 Вибір елементної бази

2.3 Опис схеми електричної принципової контролера та пристроїв узгодження з об'єктом

2.4 Опис схеми джерела живлення

2.5 Розробка та опис алгоритму

2.6 Опис програмного забезпечення

2.7 Перевірка програмного забезпечення на працездатність

Висновки

Перелік посилань

Додатки

Вступ

Елементною базою для вимірювальної техніки, систем контролю i керування, систем безпеки є мікропроцесорні системи (МПС) та мікроконтролери (МК). Швидкий прогрес в області технології виготовлення електронних компонентів МПС i самих МК привів до різкого росту обсягу їх виробництва й зниженню вартості.

Мікросхема являє собою складний схемо-технічний пристрій, призначений для обробки, обчислювання, перетворення i генерування електричних сигналів за допомогою програмного коду. Використання їх стало можливим не тільки в великих та складних спеціалізованих пристроях, але й у різноманітних простих побутових приладах. Коло споживачів МК безупинно розширюється. Технічне рішення на основі МК часто забезпечує достатню швидкодію та надійність. Тому ознайомлення з методами їхнього використання, безумовно є необхідним.

Мікроконтролери поширені зараз настільки широко, що вміння застосовувати їх при проектуванні різних пристроїв повинне бути обов'язковим елементом професійної грамотності сучасного інженера, що вміє проектувати різні функціональні пристрої на основі МК. Сучасні фахівці в області створення i експлуатації електронних й мікроелектронних приладів повинні мати глибокі пізнання в аналізі, розрахунку та синтезі схем типових вузлів, та програмних продуктів для сучасних аналогових i цифрових пристроїв.

Чудовою властивістю мікропроцесорних систем є їх висока гнучкість, можливість швидкого перенастроювання при необхідності навіть значних змін алгоритмів управління. Перенастроювання здійснюється програмним шляхом без істотних виробничих витрат. Створення мікропроцесорів дозволяє зменшити вартість і витрати технічних засобів обробки інформації, збільшити їх швидкодію, понизити енергоспоживання.

Характерні особливості мікропроцесорних інформаційних систем, призначених для автоматизації технологічних процесів:

· наявність обмеженого набору чітко сформульованих завдань;

· треби оптимізації структури системи для конкретного застосування;

· робота у реальному масштабі часу, тобто забезпечення мінімального часу реакції на зміну зовнішніх умов;

· наявність розвиненої системи зовнішніх пристроїв, їх велике різноманіття;

· суттєва відмінність функціональних завдань;

· високі вимоги за надійністю з урахуванням великої тривалості безперервної роботи;

· складні умови експлуатації;

· забезпечення автоматичного режиму роботи або режиму з участю оператора як елементу системи [1].

1. Стан питання та постановка завдання

1.1 Опис об'єкту керування з погляду автоматизації

Мета управління: розробка автоматизованої системи керування холодильною камерою.

Задача управління: спроектувати контролер підтримки температури в холодильній камері.

Пристрій управління: мікроконтролер MCS-51.

Об'єкт управління: два компресора.

Виконавчі механізми: блок комутації, блок індикації, датчики.

Принцип роботи:

1. Робота холодильної камери починає свою роботу коли ввімкнений блок живлення.

2. Користувач на панелі холодильної камери задає режим його роботи, натиснувши відповідну кнопку.

3. Після натискання відповідної кнопки компресори починають роботу в наступному порядку :

а) якщо температура більше -20ъ С,то необхідно включити обидва компресори й прохолоджувати до -22 ъС.

б) якщо температура більше -21 ъС,то необхідно включити один компресор.

4. При натисканні кнопки «Стоп» камера припиняє свою роботу.

1.2 Огляд аналогів

1. Морозильна камера холодильника-морозильника «Stinol-104» КШТ-305



Рисунок 1.1 - Морозильна камера

1 - електродвигун; 2 - планка напрямної; 3 - прокладення електродвигуна; 4 - перегородна камера; 5 - вісь; 6 - крильчатка електровентилятора; 7, 11 - гвинти самонарізні; 8-верхній ящик випарника; 9 - теплове реле електронагрівача випарника; 10 - теплове реле включення вентилятора; 12 - нижній ящик випарника; 13 - електронагрівач піддону випарника; 14 - ізоляційна обшивка; 15 - обшивка сепаратора; 16 - вимикач; 17 - футляр; 18 - кришка сполучна; 19 - таймер; 20 - кришка; 21 - обшивка напрямної сепаратора; 22 - випарник морозильної камери; 23 - електронагрівач випарника; 24 - скоба

Для забезпечення циркуляції повітря між ребрами випарника та морозильною камерою у верхній частині її за випарником перебуває електровентилятор із крильчаткою 6, що засмоктує повітря з камери через панель повернення повітря 5. На випарнику закріплений електронагрівник (опір відтавання випарника) 23, який автоматично через 10...12 год. роботи компресора холодильного агрегату, що обслуговує МК, включається, викликаючи розігрів і відтавання випарника. Автоматичне відтавання забезпечується таймером 19, реле термозахисту 9 та електронагрівником піддона капле падіння 13. Останній забезпечує стікання вологи, що станула, у дренажну систему МК. Знизу, під блоком повітроохолоджувачем, перебуває акумулятор холоду, що згладжує коливання температури в МК, викликані циклічної роботою його холодильного агрегату, що й виявляє прямий вплив на охолоджувані продукти.

Компресор холодильного агрегату розташовано на металевій траверсі 11 у машиннім відділенні в задній частині шафи. На задній стінці шафи закріплений конденсатор 4.

Роль дросселіруючого обладнання відіграє капілярна трубка внутрішнім діаметром 0,71 мм. В агрегаті для очищення й осушки його системи передбачений фільтр-осушувач. Однак при значних кількостях вологи й забруднень, при попаданні в систему (при витоках фреону на стороні усмоктування), установка нового фільтра-осушувача може бути недостатня.

По контуру дверного прорізу МК у холодильників даної моделі прокладена спеціальна трубка, по якій теплий хладагент подається на конденсатор. Трубка обігріває дверний проріз, перешкоджаючи. У холодильній камері на правій її стороні закріплений блок висвітлення з лампочкою 20 і дверний вимикач 14. У верхній частині холодильника на лицьовій стороні шафи розташована панель керування 7.

Терморегулятор 8 призначений для керування ХК і МК, а індикаторна зелена світлосигнальна лампочка 6 указує на підключення до електромережі кожної з камер.

Відтавання в холодильній камері відбувається автоматично: під час неробочої частини циклу роботи холодильника вода по дренажній системі виводиться назовні й випаровується.



Рисунок 1.2 - Компресор холодильника:

1 - шафа; 2 - ванна для харчового льоду; 3 - напрямна кришок; 4 - акумулятор холоду; 5 - панель повернення повітря; 6 - гвинт самонарезний; 7 - напрямна бічної кришки; 8 - верхня дверця; 9 - напрямна; 10 - бічна панель; 11-піддон; 12 - кришка поперечки; 13 - панель; 14 - протиконденсатний електронагрівач; 15 - нижнє навішування; 16 - болт; 17 - бічна панель; 18 - накладка; 19 - прокладення; 20 - притиск; 21 - бічний упор; 22 - поперечка; 23 - декоративна планка; 24 - декоративна пластина; 25 - грати

Рисунок 1.3 - Схема електрична принципова холодильника STINOL

2. Спеціальна частина

2.1 Опис структурної схеми системи керування

Рисунок 2.1 - Структурна схема

Опис структурної схеми:

Блок живлення - за допомогою блока живлення до датчиків подається напруга.

Датчики - в залежності від температури в холодильній камері від датчика надходить сигнал на вхід контролера.