Разработка автоматизированной системы управления параметрами микроклимата производственного помещения

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

    Читать «Разработка автоматизированной системы управления параметрами микроклимата производственного помещения»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    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
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету