Разработка автоматизированной системы управления параметрами микроклимата производственного помещения

Афанасьев, Андрей Анатольевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Состояние здоровья человека, его работоспособность зависят от микроклимата в помещении. В данной работе проводилась разработка системы поддержания параметров микроклимата в промышленном помещении на базе логического контроллера ОВЕН ПЛК 160. Была разработана математическая модель системы и рассчитаны параметры настройки регулятора. Также проводились исследования системы на внешнее воздействие.

Введение ………………………………………………………….……………. 15
1. Техническое задание ……………………………………………………… 16
1.1 Назначение и цели создания системы ……………………………….. 16
1.2 Требования к автоматике ……………………………………………… 16
1.3 Требования к техническому обеспечению …………………………… 17
1.4 Требования к информационному обеспечению ……………………… 17
1.5 Требования к программному обеспечению ………………………….. 18
1.6 Требования к метрологическому обеспечению ……………………… 18
2. Обзор литературы …………………………………………………………. 19
2.1 Восприятие микроклимата в помещениях и управления спросом в
Швеции ……………………………………………………………………. 19
2.2 Аналитика данных об окружающей среде для мониторинга
внутренней среды офисных зданий в жарком и влажном климате ……. 22
3. Проектирование автоматизированной системы ………………………… 26
3.1 Описание технологического процесса ………………………………. 26
3.2 Разработка структурной схемы ………………………………………. 27
3.3 Разработка функциональной схемы автоматизации ………………… 28
3.4 Выбор средств реализации АС …………………………….…………. 28
3.4.1 Выбор контроллерного оборудования …………………………. 29
3.4.2 Выбор датчиков ………………………………………………….. 30
3.4.2.1 Выбор датчика температуры и влажности ……………… 30
3.4.2.2 Выбор датчика концентрации твердых веществ ……….. 32
3.4.2.3 Выбор датчика расхода …………………………………… 33
3.4.2.4 Выбор датчика температуры воды ……………………… 34
3.4.2.5 Выбор датчика уровня воды …………………………….. 35
3.4.3 Выбор исполнительных механизмов …………………………… 36
3.4.3.1 Выбор радиатора …………………………………………. 36
3.4.3.2 Выбор вентиляции ……………………………………….. 38
3.4.3.3 Выбор теплообменника ………………………………….. 40
3.4.3.4 Выбор увлажнителя воздуха …………………………….. 41
3.4.3.5 Выбор осушителя воздуха ………………………………. 43
3.4.3.6 Выбор регулирующего клапана …………………………. 44
3.4.3.7 Выбор частотного преобразователя …………………….. 46
3.5 Схема производственного помещения ……………………………….. 47
3.6 Разработка схемы внешних проводок ………………………………… 48
3.7 Разработка алгоритмов управления ………………………………….. 49
3.7.1 Разработка алгоритма пуска …………………………………….. 49
3.7.2 Разработка алгоритма останова ………………………………… 50
3.7.3 Разработка алгоритма автоматического регулирования ……… 50
3.7.3.1 Математическая модель системы ………………………. 51
3.7.3.2 Настройка регулятора …………………………………… 65
3.7.3.3 Анализ поведения системы при внешнем воздействии .. 72
3.8 Разработка экранных форм …………………………………………… 73
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение ………………………………………………………… 74
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………… 74
4.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………….. 75
4.3 SWOT-анализ ………………………………………………………….. 77
4.4 Планирование научно-исследовательских работ …………………… 78
4.4.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………. 78
4.4.2 Разработка графика проведения научно-технического
исследования ………………………………………………………….. 79
4.5 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………… 82
4.5.1 Расчет материальных затрат НТИ ……………………………… 82
4.5.2 Расчет амортизационных отчислений ………………………….. 83
4.5.3 Расчет заработной платы и отчислений во внебюджетные
фонды ………………………………………………………………….. 83
4.5.4 Расчѐт общей себестоимости …………………………………… 86
4.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности
исследования ………………………………………………………………. 87
5. Социальная ответственность ……………………………………………… 91
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 91
5.2 Производственная безопасность ……………………………………… 94
5.2.1 Освещенность на рабочем месте ……………………………….. 94
5.2.2 Микроклимат на рабочем месте ………………………………… 97
5.2.3 Уровень шума на рабочем месте ……………………………….. 98
5.2.4 Уровень электромагнитных излучений на рабочем месте ……. 99
5.2.5 Поражение электрическим током ………………………………. 100
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………. 101
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………… 102
Выводы по разделу «Социальная ответственность» …………………… 104
Заключение …………………………………………………………………….. 105
Список используемых источников …………………………………………… 106
Приложение А (обязательное) Функциональная схема автоматизации по
ГОСТ 21.208-2013 ……………………………………………………………. 114
Приложение Б (обязательное) Функциональная схема автоматизации
по ANSI/ISA-S5.1-2009 ……………………………………………………… 116
Приложение В (обязательное) Схема внешних проводок ………………….. 118
Приложение Г (обязательное) Блок схема алгоритмов пуска / останова ….. 120
Приложение Д (обязательное) Экранная форма …………………………….. 122
Приложение Е (справочное) Mathematical model of the system …………… 124

Состояние здоровья человека, его работоспособность в значительной
степени зависят от микроклимата в помещении. Не имея возможности
эффективно влиять на протекающие в атмосфере климатообразующие процессы,
люди располагают качественными системами управления факторами воздушной
среды внутри производственных помещений.
Микроклимат помещений — это климат внутренней среды данных
помещений, который определяется совместно действующими на организм
человека температурой, относительной влажностью и скоростью движения
воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.
Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы:
нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности) и
регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений,
интенсивность теплового излучения от нагревательных приборов, кратность
воздухообмена, количество людей в помещении и др.).
При длительном и систематическом пребывании человека в оптимальных
микроклиматических условиях сохраняется нормальное функциональное и
тепловое состояние организма без напряжения механизмов терморегуляции. При
этом ощущается тепловой комфорт (состояние удовлетворения внешней средой),
обеспечивается высокий уровень работоспособности. Такие условия
предпочтительны на рабочих местах [5].
Объектом исследования является производственное помещение.
1. Техническое задание
Объектом управления является производственное помещение длиной 25 м,
шириной 12 м, высотой 4 м. Ограждающая конструкция представляет собой
кирпичную стену.

В результате выполнения работы была разработана система управления
параметрами микроклимата в производственном помещении. Были разработаны
техническое задание, структурная схема и функциональные схемы автоматизации,
позволяющие определить состав необходимого оборудования. Для автоматизации
системы поддержания микроклимата, были выбраны необходимые датчики с
цифровыми сигналами по интерфейсу RS-485 и аналоговыми выходными
сигналами (4 – 20) мА. В качестве промышленного логического контроллера был
выбран ОВЕН ПЛК 160. Исполнительные устройства: радиатор RifarAlp500x10,
приточно-вытяжная установка Electrolux EPVS-200, теплообменник WHC
150*150-2, увлажнитель воздуха Par-Tuman ГТ-1,6, осушитель воздуха Par-Tuman
РТ-60, клапан запорно-регулирующий КЗР 25ч945п и частотный преобразователь
ESQ-210-2S-0.4K.
В данной работе была разработана схема внешних проводок, которая
позволяет понять систему передачи сигналов от устройств нижнего уровня
(полевого) на щит контрольно-измерительных приборов и автоматики и АРМ
оператора. Для управления технологическим процессом были разработаны
алгоритмы пуска/останова технологического оборудования. Разработана
математическая модель системы и рассчитаны параметры настройки регулятора
по методу Циглера-Никольса и автоматической настройки в пакете Matlab с
последующей подстройкой параметров вручную. Провели анализ системы при
внешнем воздействии температуры. Система обрабатывает возмущение и
сохраняет значение температуры в помещении в пределах 5 % от уставки. Таким
образом, система может применяться для регулирования и стабилизации
параметров микроклимата в помещении. Использование трех узлов измерения в
различных областях помещения предоставляет наиболее полную картину о
параметрах микроклимата в помещении и тем самым повышает качество
измерения. За счет регистрации и управления расходом сырья теплоносителя
происходит его эффективное использование.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету