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!

    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    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
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету