Система автоматического управления инженерными системами помещения

3. Выбор элементной базы системы управления.doc

3. Выбор элементной базы системы управления
1 Выбор входных модулей
На стенде будут находиться следующие органы управления:
трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности;
кнопка без фиксации «Ярче»;
кнопка без фиксации «Темнее»;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации отсутствия напряжения на «розетка 1»;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации отсутствия напряжения на «розетка 2»;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда;
двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания «датчика протечки воды».
Исходя из задания на проект на стенде должны быть следующие датчики:
дискретные – датчики движения (2 штуки) герконы на имитациях двери и окна;
аналоговые – датчики освещенности температуры влажности
(Подробнее датчики описаны в разделе 3.4 Выбор датчиков)
Для подключения датчиков потребуется еще 4 дискретных и 3 аналоговых входных каналов.
Таким образом общее количество входных дискретных каналов 14 и 3 аналоговых.
Фирма BECKHOFF производит 2- 4- 8- 16- и 32-канальные дискретные входные модули для стенда применим 2 8-ми канальных дискретных модуля KL1408 так как они обеспечат всю необходимую функциональность и оптимальны по стоимости и доступности на российском рынке среди остальных аналогичных модулей этой же фирмы. Дополнительно остается 2 дискретных входных канала для возможной будущей модернизации стенда.
Описание и характеристики модуля KL1408
Рисунок 3.1.1 – Общий вид схема подключения и подключение модуля KL1408
KL1408 8-канальный модуль ввода дискретных сигналов 24 В постоянного тока
Технические характеристики KL1408
Номинальное напряжение: 24 В постоянного тока (-15 % +20 %)
Сигнальное напряжение «0»: -3 5 В (IEC 61131-2 тип 1)
Сигнальное напряжение«1»: 11 30 В (IEC 61131-2 тип 1)
Сигнальный ток «0»: 0 15 мА
Сигнальный ток «1»: 20 25 мА
Входной фильтр: 30 мс
Входной ток: 3 мА ( IEC 61131-2 тип 1)
Потребление тока шины: K-bus 5 мА
Электрическая изоляция: 500 В rms (K-bus напряжение сети)
Ширина бита в образе процесса: 8 входов
Конфигурирование: Не выполняется
Температура при эксплуатациихранении: 0°C +55°C-25°C +85°C
Относительная влажность: 95 % без конденсации
Класс защиты позиции при монтаже: IP 20 разные
Блочное соединение: Со всеми модулями KSxxxx Bus Terminals
Для ввода аналоговых сигналов фирма BECKHOFF производит 1- 2- 4- 8-канальные аналоговые входные модули для стенда по той же причине применим 4-х канальный модуль аналогового ввода KL3454 1 вход которого оставим в резерве.
Описание и характеристики модуля KL3454
Рисунок 3.1.2 – Общий вид схема подключения и подключение модуля KL3454
Технические данные KL3454
Питание: через K-bus
Внутреннее сопротивление: 85 Ом
Время преобразования: ~ 2 мс
Погрешность измерений: ±0.3 % (от предельного значения шкалы )
Допустимое импульсное напряжение: 30 В постоянного тока
Электрическая изоляция : 500 В rms (K-busнапряжение сигнала)
Потребление тока шины K-bus: 85 мA
Битовая ширина в образе процесса: ввод: 4 x 16 бит данных (4 x 8 бит управлениястатуса по выбору)
Конфигурирование: не выполняется
Температура при эксплуатациихранении: 0 +55 °C-25 +85 °C
Относительная влажность: 95 % без конденсации
Вибрационнаяударная стойкость: соответствует требованиям EN 60068-2-6EN 60068-2-2729
Электромагнитная совместимость: соответствует требованиям EN 61000-6-2EN 61000-6-4
Класс защитыпозиции при монтаже: IP 20
Блочное соединение: со всеми модулями KSxxxx Bus Terminals
Общий ток потребляемый 2 модулями KL1408 при всех логических единицах составляет и 16х025мА = 40мА общий потребляемый ток 1 модулем KL3454 при максимальных входных сигналах составляет 4х20мА =80мА итого в общем 120мА.
Потребление тока от шины K-bus 2 модулей KL1408составит 2х5мА=10мА а 1 модуля KL3454 равно 85мА следовательно всего потребление тока от шины K-bus составит 95мА
В адресном пространстве контроллера (для области периферии) дискретные входы занимают адреса с IX0.0-IX1.7 (IX1.3 и IX1.7 входы – резервные дискретные входы) аналоговые – IW2.0-IW2.2 (IW2.3 – резервный аналоговый вход)
(Подробней адресация будет рассмотрена в разделе 5.3.Описание языка программирования)
2 Выбор выходных модулей
Согласно заданию на проект учебно-демонстрационный стенда должен выводить следующую индикацию:
индикация срабатывания геркона “окна”;
индикация срабатывания геркона “двери”;
индикация включения запорного “электроклапана”
индикация срабатывания “датчика протечки воды”;
индикация режима работы стенда “нормаохрана”;
индикация “тревоги”;
управлять включениемвыключением ламп 1 и 2 ~220В (освещение “комнаты 2-го этажа”) а так же управлять включениемвыключением розеток 1 и 2 ~220В;
осуществлять плавное регулирование мощности ламп 3 и 4 (освещение “комнаты 1-го этажа”) ~220В;
Фирма BECKHOFF производит несколько видов дискретных входных модулей но так как необходимо выводить индикацию 6 объектов и для индикации в стенде будут использоваться лампы 24В 22 XB5AVB3-4 ток потребляемый которыми составит 002мАх6 = 012А исходя из этого выберем 8-канальный модуль дискретных выходных сигналов KL2408 24В постоянного тока.
Описание и характеристики модуля KL2408
Рисунок 3.2.1 – Общий вид схема подключения и подключение модуля KL2408
Модуль KL2408 (положительное переключение) обеспечивает электрически изолированную передачу управляющих сигналов с устройств автоматизации на исполнительные устройства на уровне процесса. Модуль KL2408 защищен от смены полярности напряжения. Ток нагрузки проходит через выходы защищенные от перегрузки и короткого замыкания. Модуль имеет восемь каналов с индикаторами показывающими состояние сигналов. Эти компактные модули хорошо приспособлены для использования в шкафах управления.
Технические характеристики KL2408
Количество выходов: 8
Номинальное напряжение: 24 В пост.тока (-15 %+20 %)
Тип нагрузки: омическая индуктивная ламповая
Максимальный выходной ток (на канал): 05 A (защита от КЗ) общий ток 3A
Потребляемый тока от шины K-bus: типично 18 mA
Потребление тока от напряжения нагрузки: типично 60 mA
Защита от смены полярности: есть
Электрическая изоляция: 500 В rms (K-busнапряжение сети)
Ширина бита в образе процесса: 8 выводов
Конфигурирование: Не используется
Температура при эксплуатациихранении 0 +55 °C-25 +85 °C
Стойкость к вибрациисотрясению: соответствует EN 60068-2-6EN 60068-2-2729
Стойкость к ЭМ импульсам ЭС: соответствует EN 61000-6-2 (EN 50082)EN 61000-6-4 (EN 50081)
Для управления включениемвыключением ламп ~220В и для управления включениемвыключением розеток (на стенде выполнена симуляция розеток лампами ~220В) необходимо использовать релейные выходные модули. Фирма BECKHOFF производит 2 типа таких модулей - KL2604 и KL2614. Модуль KL2614 допускает как ручное включениевыключение каждого реле так и автоматическое а модуль KL2404 – только автоматическое. В стенде будем использовать более простой и дешевый 4-канальный релейный выходной модуль KM2604
Описание и характеристики модуля KL2604
Рисунок 3.2.2 – Общий вид KM2604
Модуль KM2604 имеет 4 сменных силовых реле. Благодаря высокой коммутационной способности – 16А 230В переменного тока – модуль позволяет напрямую подключать устройства с большим потреблением энергии. Расположенные сверху реле легко заменяемы.
Технические характеристики KM2604
Количество выходов: 4 переключаемых контакта
Номинальное переключающее напряжение: 250 В и 30 переменного тока
Номинальный ток коммутации: 16 A
Минимальная нагрузка коммутации: 5 мА (10 В постояного тока)
Электрическая изоляция: 1.5 кВrms (K-busнапряжение в сети); номинальный выброс напряжения 2.5 кВ категория перенапряжения III
Потребление тока через K-bus: 15 мА
Потребление тока при постоянном напряжении 24 В: 50 мА на каждое активное реле
Ширина битов в образе процесса: 4 выхода
Количество механических коммутационных циклов (мин): 5 x 106
Количество электрических коммутационных циклов (мин):1 x 106 (1 A переменного тока250 В постоянного тока)
Габариты (ШхВхГ): 99 x 100 x 62 мм
Конфигурирование: без установки адреса без конфигурирования
Температура эксплуатациихранения: 0 +55°C-25 +85°C
Устойчивость к вибрацииударам: согласно нормам EN 60068-2-6EN 60068-2-2729
ЭМС защищенностьизлучение: согласно нормам EN 61000-6-2EN 61000-6-4
Класс защитырасположение при монтаже: IP 20любое
Дополнительные принадлежности:
ZB2601 реле 230 В переменного тока 16 A катушка 24 В запасная часть для KM2604
Для плавного изменения мощности ламп ~220В используем 2 выходных модуля диммирования KL2751
Описание и характеристики модуля KL2751
Рисунок 3.2.3 – Общий вид схема подключения и контактная схема модуля KL2751
Модуль диммирования KL2751 разработан для непосредственного подключения различных осветительных приборов. Модуль предназначен для управления и контроля типовыми нагрузками: лампами накаливания индуктивными и электронными балластами. Тип нагрузки определяется автоматически. По получаемым с верхнего уровня автоматизации данным по желаемой степени освещенности модуль KL2751 вычисляет соответствующий угол регулировки фазы. Выход модуля имеет защиту от КЗ и перегрузки. Модуль KL2751 может управляться посредством других шин.
Технические характеристики KL2751
Напряжение сети: 230 В AC
Номинальная мощность: 300 ВА (Вт)
Номинальный ток: максимально 1.35 A
Тип нагрузки: омическая индуктивная или емкостная автоматическое определение
Тип управления: Импульсно-фазовое регулирование
Электрическая изоляция: 500 Вэфф (K-Busнапряжение шины) 3.750 В AC (1 мин.)
Ток утечки: 1 мА (состояние выкл.)
Потребление тока через шину K-Bus: 65 мА
Размер образа: Выход: 1 x 16-бит-данных (1 x 8-бит-контрольстатус опционально)
Температура эксплуатациихранения: 0 +55 °C-25 +85 °C
Устойчивость к вибрациям ударам : соответствует EN 60068-2-6 EN 60068-2-2729
ЭМС устойчивостьизлучение: соответствует EN 61000-6-2EN 61000-6-4
Класс защитырасположение при монтаже: IP 20произвольное
Штекерное соединение: у всех модулей KSxxxx
Общий ток потребляемый от напряжения нагрузки 1 модулем KL2408 составляет 120мА 1 модулем KL2604 на каждое активное реле составляет 50мА то есть всего 4х50мА = 200мА. Всего потребляемый ток от напряжения нагрузки всеми выходными модулями составляет 320мА.
Потребление тока через шину K-Bus 1 модулем KL2408 составляет 18мА модулем KL2604 15мА 2 модулями KL2751 2х065мА = 130мА. Всего потребление тока через шину K-Bus составляет 163мА
В адресном пространстве контроллера (для области периферии) дискретные выходы занимают адреса с QX3.0-QIX3.7 (QX1.3 и QX1.7 входы – резервные дискретные входы) релейные выходы – QX 4.0- QX4.3 выходы диммирования – QW5.4 и QW6.4 (Подробней адресация будет рассмотрена в разделе 5.3.Описание языка программирования)
Выбор модуля CPU будем производить исходя из технического задания и выбранных входных и выходных модулей и учитывая то что конфигурирование контроллера будет осуществляется при помощи компьютера через протокол Ethernet. Так же необходимо учесть что блок CPU должен иметь запас по максимальному уровню входного тока потребляемого всеми модулями от шины K-Bus который для выбранных модулей составляет 163мА+95мА=258мА то есть модуль CPU должен иметь максимально допустимый уровень входного тока не менее чем 258мА. Должен быть достаточный объем памяти для хранения программы. Всем вышеперечисленным критериям удовлетворяет модуль CPU BC9120
Рисунок 3.3.1 – Общий вид модуля CPU BC9120
Шинный контроллер Bus Terminal Controller BC9120 представляет собой интерфейсный модуль Bus Coupler со встроенной функцией программируемого логического контроллера (ПЛК) и имеет интерфейс промышленной шины для подключения по сети Ethernet. Благодаря расширению K-bus контроллеры серии «Economy plus» допускают подключение до 255 модулей вводавывода к каждому устройству.
Контроллеры серии ВC имеют больший объем памяти и дополнительные интерфейсы для интеграции с периферийными устройствами. Модель BC9120 оснащена дополнительным портом RJ 45. Оба Ethernet-порта функционируют как 2-канальные коммутаторы. Таким образом для станций вводавывода вместо классической топологии «звезда» можно использовать линейную топологию. Во многих случаях это способствует значительному сокращению монтажных работ и снижению затрат на кабели. Максимальное расстояние между контроллерамиустройствами сопряжения составляет 100 м. В схеме каскадного включения возможно использование до 20 контроллеров BC9120 что позволяет увеличить длину линии связи до 2 км.
Благодаря расширению K-bus возможно подключение до 255 модулей вводавывода.
Программирование шинного контроллера производится с помощью программных средств TwinCAT соответствующих требованиям IEC 61131-3. Для загрузки программы в ПЛК используется конфигурационныйпрограммный интерфейс BC9120. Если для программирования используются программные средства TwinCAT загрузка может быть проведена также через Ethernet.
По умолчанию входы и выходы подключенных модулей вводавывода предназначены для подсоединения к мини-ПЛК.
Каждый модуль может быть сконфигурирован таким образом чтобы происходил прямой обмен данными через промышленную шину с автоматизированными устройствами более высокого уровня.
Характеристики ПЛК BC912 Ethernet TCPIP :
Программирование: с использованием TwinCAT программного интерфейса или Ethernet
Программная память: 128 килобайт
Память для данных: 128 килобайт
Остаточные данные: 2 килобайта
Энергонезависимые данные: 1 килобайт
Система выполнения программы: 1 задание ПЛК
Время цикла ПЛК: approx. 1 ms for 1000 instructions (without IO cycle K-bus)
Языки программирования: IEC 61131-3 (IL LD FBD SFC ST)
Технические данные BC9120
Количество модулей ввода-вывода: 64 (255 с K-bus расширением)
Максимальное количество байт в образе процесса: 2048 байт (вход) и 2048 байт (выход)
Цифровые периферийные сигналы: 2040 входоввыходов
Аналоговые периферийные сигналы: 512 входоввыходов
Протокол: TwinCAT ADS Modbus TCP
Конфигурирование: С помощью KS2000 или Ethernet
Скорость передачи данных: 10100 Mбод автоматическое определение скорости передачи
Шинный интерфейс:2 x RJ 45 (2-канальный переключатель)
Питание: 24 В постоянного тока (-15 %+20 %)
Уровень входного тока: 70 мА + (общий ток шины K-bus)4 500 мА максимум..
Начальный ток: 25 x постоянный ток
Рекомендуемый предохранитель: ≤ 10 A
Ток питания шины K-bus: 1750 мA
Электрическая изоляция: 500 Вrms (контакт питаниянапряжение питанияпромышленная шина)
Класс защитыпозиции при монтаже: IP 20
Каждый ряд модулей должен быть справа «терминирован» оконечным модулем KL9010 (либо другими типами модулей-заглушек).
Модуль заглушка (терминирующий модуль) KL9010 требуется для того чтобы осуществлялся обмен данными между контроллером и модулями ввода-вывода. Никаких других функций кроме замыкания внутренней шины модуль не осуществляет.
Датчики выбираются согласно техническому заданию и следующим критериям:
- наличие унифицированных выходных сигналов 4-20мА
- компактные размеры
Датчик освещенности должен быть пригоден для применения при атмосферных условиях то есть иметь водонепроницаемый прочный корпус защищающий исполнительные элементы от всех видов атмосферного воздействия так как размещение датчика предполагается вне помещения.
Описание принцип работы характеристики «Астра-9»
Извещатель предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство закрытого помещения и формирования извещения о тревоге путем размыкания выходных контактов сигнального реле. Электропитание извещателя осуществляется от любого источника постоянного тока с номинальным напряжением 12 В с амплитудой пульсации не более 01 В.
Рисунок 3.4.1 – общий вид
Принцип действия основан на регистрации изменений потока теплового излучения возникающих при пересечении человеком зоны обнаружения которая состоит из чувствительных зон. Каждая чувствительная зона состоит из двух элементарных чувствительных зон (рисунок 3.5.2).
Чувствительные зоны извещателя формируются линзой Френеля и двухплощадочным пироэлектрическим приемником излучения. Электрический сигнал с пироэлектрического приемника поступает на микроконтроллер который в соответствии с заданным алгоритмом работы формирует извещение "Тревога" размыканием выходной цепи оптоэлектронного реле.
Размер зоны обнаружения изменяется положением печатной платы извещателя. При дальности обнаружения проникновения 7 м увеличивается плотность чувствительных зон.
Рисунок 3.4.2 – принцип работы
Технические характеристики
Технические параметры оптического канала
Дальность обнаружения проникновения м не менее:
- в нижнем положении платы 10
- в верхнем положении платы 7
Размеры зоны обнаружения при угле обзора в горизонтальной плоскости 90ом:
- в нижнем положении платы 10×10
- в верхнем положении платы 7×7
Диапазон обнаруживаемых скоростей перемещения мс от 03 до 30
Устойчивость к внешней засветке лк не менее 6500
Рекомендуемая высота установки м от 24 до 25
Общие технические параметры
Напряжение питания В от 8 до 15
Ток потребления в дежурном режиме и в режиме «Тревога» мА не более 12
Допустимый ток через контакты реле А не более 008
Допустимое напряжение на контактах реле В не более 100
Сопротивление цепи включаемой в шлейф сигнализации в дежурном состоянии Ом не более 8
Габаритные размеры мм не более 75×58×46
Масса кг не более 0065
Условия эксплуатации
Диапазон температур °С - 30 до + 50
Относительная влажность воздуха % . 95 при + 35 °С без конденсации влаги
Герконы для стенда выбраны следующие: Извещатели охранные точечные магнитоконтактные ИО 102-29 "ЭСТЕТ
Рисунок 3.4.3 Чертеж ИО 102-29 "ЭСТЕТ
Технические характеристики:
Коммутируемое напряжение:
(макс. коммутируемая мощность не более 10Вт)
Диапазон температур:
Относительная влажность:
Сопротивление замкнутых контактов:
По устойчивости к механическим воздействиям исполнение извещателей рассчитано для категории размещения 03 по ОСТ 251099-83 по устойчивости к климатическим воздействиям исполнение извещателей рассчитано для категории размещения 02 по ОСТ 25 1099-83.Степень защиты оболочки соответствует исполнению IP20 по ГОСТ 14254-96.
Для определения освещенности выбраны датчики видимого света серии ОС100М фирмы Agrosensor
Рисунок 3.4.4 – Общий вид датчика видимого света серии ОС100М фирмы Agrosensor
Датчики освещенности серии ОС100М являются конструктивно законченными изделиями и предназначены для контроля уровня освещенности в области спектра видимого света. Датчики ориентированы для применения в растениеводстве как в условиях закрытого так и открытого грунта. Конструкция датчиков является полностью устойчивой к конденсации влаги что позволяет без ограничений использовать датчик в помещениях с высокой влажностью а также в условиях открытой атмосферы. В конструкции датчика использован приборный поликарбонатный корпус со встроенным сферическим фторопластовым рассеивателем обеспечивающим косинусную коррекцию. Датчики также могут использоваться в составе различных систем управления освещением при автоматизации зданий в агропромышленности и других отраслях
Напряжение источника питания для датчиков с выходом 4–20мА: 30В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки токовой петли
Потребляемая мощность: не более 06Вт
Допустимая длина кабеля для датчиков с выходом 4–20мА: до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
Время выхода на рабочий режим после подачи напряжения питания: 500мс
Функциональные данные канала измерения:
Стандартные диапазоны измерения: 0 1000 Лк 0 10000 Лк 0 50000 Лк
Погрешность измерений при 20ºС: ±4% от диапазона измерения
Спектральная характеристика: от 420 до 675 нм
Температурная зависимость: не более 01% на 1ºС
Постоянная времени по уровню 09: менее 100мс
Долговременная стабильность: уход не более ±1% в течение года
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА
Средняя наработка на отказ (MTBF): более 5 лет
Условия окружающей среды:
Температура при эксплуатации: –40 +65ºС
Влажность при эксплуатации: 0 100% отн. влажности
Температура при хранении и транспортировании: –40 +50ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. влажности
Для определения температуры воздуха выбраны датчики серии ТА100 фирмы Agrosensor
Рисунок 3.4.5 – Общий вид датчика температуры воздуха ТА100М фирмы Agrosensor
Датчики температуры воздуха серии ТА100 ориентированы для применения в системах климат-контроля теплиц камер проращивания грибных ферм а также в составе систем автоматизации в различных отраслях промышленности при размещении внутри помещений. Отличительной особенностью датчиков серии ТА100 является конструктивное исполнение выносного измерительного зонда с открытым платиновым термоэлементом Pt100 с низкой термической массой вследствие чего датчики имеют минимальное значение показателя тепловой инерции недостижимое для датчиков с герметичным термозондом. У выбранного датчика ТА100М термозонд располагается на боковой стороне корпуса и имеет укороченную длину – 40мм.
Напряжение источника питания для датчиков с выходом 4–20 мА: 30В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки
Допустимая длина кабеля для датчиков с выходом 4–20 мА: до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
Функциональные данные канала измерения температуры:
Стандартный диапазон преобразования: 0 +50ºС
Точность измерений: ±03ºС ±06% от текущего значения что больше
Стабильность измерений: уход не более ± 015 °С в течении 5 лет
Показатель тепловой инерции: прибл. 10сек в неподвижном воздухе
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА 0 +50ºС
Температура окружающей среды при эксплуатации: –15 +60ºС
Влажность при эксплуатации 0 100% отн. влажности без конденсации влаги
Температура при хранении и транспортировании: –10 +50ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. Влажности
Для определения влажности воздуха выбраны датчики серии ТА100 фирмы Agrosensor
Рисунок 3.4.6 – Общий вид датчика влажности воздуха ВА100М фирмы Agrosensor
Датчики относительной влажности серии ВА100М ВА101 ВА102 ориентированы для применения в системах климат-контроля теплиц а также в составе различных систем автоматизации в агропромышленности и смежных отраслях. Датчики могут применяться в качестве показывающих (для индикации параметров влажности) контрольных (для регулирования влажности) или предельных (ограничение контролируемого параметра) датчиков. У выбранного датчика ТА100М зонд располагается на боковой стороне корпуса и имеет укороченную длину – 40мм. Датчик предназначен для применения совместно с защитным корпусом шевронного типа при размещении датчика вне помещений или в теплицах в условиях распыления воды
Функциональные данные канала измерения влажности:
Диапазон измерения: 0 100% отн. влажности
Точность измерений при 25ºС: ±35% отн. влажности
Температурная зависимость: ≤ 014% отн. влажности на 1ºС
Постоянная времени по уровню 09: прибл. 20сек в подвижном воздухе
Допустимая скорость воздуха: 20 мсек
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА 0 100% отн. влажности
5 Выбор источника питания
Исходя из технических характеристик входныхвыходных модулей модуля CPU и датчиков приведенных выше понадобится 2 блока питания с питающим напряжением 24В – для модулей входныхвыходных модулей модуля CPU датчиков освещенности влажности температуры и 12В – для питания датчиков движения или один универсальный блок питания.
Проведем расчет номинальной мощности блока питания 24В
Входные модули в сумме потребляют 0120Ах24В = 48 Вт
Выходные - 0320Ах24В = 77 Вт
Модуль CPU потребляет 42 Вт для питания шины K-bus и 12 Вт для собственного питания.
Итого примерно 91 Вт дополнительно необходимо учесть запас мощности для последующей модернизации стенда и добавления дополнительных модулей и датчиков так как имеются резервные входы и выходы.
Учитывая что КПД блока питания 85% выберем следующий:
Импульсный блок питания ABL8REM24050 фирмы Schneider Electric
Номинальное входное напряжение: 100–240 В переменного тока.
Номинальное выходное напряжение: 24 В постоянного тока.
Диапазон регулировки выходного напряжения: 24–288 В постоянного тока.
Номинальный ток нагрузки: 5 А.
Номинальная мощность: 120 Вт.
Габаритный размер: 54×120×120 мм.
Способ крепления: DIN–рейка.
Рисунок 3.5.1 – Вид блока питания ABL8REM24050 фирмы Schneider Electric
Проведем расчет номинальной мощности блока питания 12В
датчиками движения потребляется мощность 2х0012Ах12В = 0288 Вт но также необходимо учесть запас мощности для дальнейшей модернизации.
Для питания датчиков выберем аналогичный блок питания:
Импульсный блок питания ABL 7RM1202 фирмы Schneider Electric
Номинальное выходное напряжение: 12 В постоянного тока.
Диапазон регулировки выходного напряжения: 12–124 В постоянного тока.
Номинальный ток нагрузки: 19 А.
Номинальная мощность: 45 Вт.

Циклограмма.doc

Цикл работы учебно-демонстрационного стенда
“СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ПОМЕЩЕНИЯ”
Стенд представляет собою имитацию двухэтажного здания. На панели управления расположены следующие органы управления и исполнительные устройства:
X1 – разъём для шнура питания (220В)
SQ1 – автоматический выключатель предназначен для защиты автоматики стенда от бросков тока и КЗ
S1 – двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения питания стенда
SQ1 SQ2 – датчики движения
SQ3 – геркон на имитации окна
SQ4 – геркон на имитации двери
SQ5 – датчик освещенности
SQ6 – датчик температуры
SQ7 – датчик влажности
HL1 – индикация включения стенда
HL2 – индикация включения запорного “электроклапана”
HL3 – индикация срабатывания геркона “окна”
HL4 – индикация срабатывания геркона “двери”
HL5 – индикация срабатывания “датчика протечки воды”
HL6 – индикация режима работы стенда “нормаохрана”
HL7 – индикация “тревоги”
HL8 – лампа 1 (освещение “комнаты 2-го этажа”)
HL9 – лампа 2 (освещение “комнаты 2-го этажа”)
HL10 – индикация напряжения на “розетка 1”
HL11 – индикация напряжения на “розетка 2”
HL12 – лампа 3 (освещение “комнаты 1-го этажа”)
HL13 – лампа 4 (освещение “комнаты 1-го этажа”)
SA1 – трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности (HL12 HL12+HL13HL13)
SB1 – кнопка без фиксации “Ярче” (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SB2 – кнопка без фиксации “Темнее” (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SA2 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1 (HL8)
SA3 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2 (HL9)
SA4 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на “розетка 1” (HL10)
SA5 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на “розетка 2” (HL11)
SA6 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда
SA7 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания “датчика протечки воды”
Управление режимами работы стенда
САУ ИСП должна обеспечить демонстрацию следующих режимов работы стенда:
Режим “Норма” (SA6 – 0 индикатор HL6 - 0)
Режим “Охрана” (SA6 – 1 индикатор HL6 - 1)
Управление режимами работы ламп освещения
Стенд оборудован четырьмя лампами (220В). Две лампы на основе светодиодов (HL8HL9 – лампы “верхнего этажа”) и две лампы накаливания (HL12 HL13 – лампы “нижнего этажа”). Данные лампы функционируют в зависимости от программы заложенной в ПЛК (программное управление). Также возможно непосредственное ручное управление при помощи органов управления расположенных на передней панели стенда. Эти два типа управления работают одновременно. При этом при выполнении программы учитывается положение органов ручного управления.
Лампа 1 включаетсявыключается переключателем SA2
Лампа 2 включаетсявыключается переключателем SA3
Яркость ламп 3 и 4 регулируется кнопками SB1 (Ярче) и SB2 (Темнее) при этом с помощью трехпозиционного переключателя можно SA1 можно выбрать яркость каких ламп регулировать в данный момент (только лампа 3 лампа 3 и лампа4 только лампа 4)
Программное управление:
Лампа 1 и лампа 2 включаются при срабатывании датчика движения SQ1 и при условии того что освещенность (д-к SQ5 – 4-20 мА) достигла нижней границы (задается пользователем в программе визуализации на ПК).
Лампа 3 и лампа 4 включаются при срабатывании датчика движения SQ2 и их яркость устанавливается пропорционально освещенности (д-к SQ5) (нижняя граница освещенности задается пользователем на ПК). Соответственно чем меньше освещенность тем ярче должны гореть лампы 3 и 4.
При переводе САУ в режим “Охрана” имитируется присутствие человека в “помещении”. В случайном порядке на разные промежутки времени включаются лампы 1234 при условии того что освещенность (д-к SQ5) достигла нижней границы (задается пользователем в программе визуализации на ПК).
Работа освещения во всех режимах отображается на экране ПК. Пользователю доступно управление всеми функциями освещения из программы визуализации на ПК.
Отображение климатических параметров в помещении
На экран персонального компьютера выводится информация о температуре (SQ6) и влажности (SQ7) в “помещении”.
Защита бытовых приборов в помещении
Стенд оборудован устройствами имитации розеток запорного электромагнитного клапана и датчика протечки. Сами розетки и запорный эм клапан изображены на передней панели. Изображению розетки 1 сопоставлен индикатор HL10 (включенной розетке соответствует светящийся индикатор HL10). Изображению розетки 2 сопоставлен индикатор HL11 (включенной розетке соответствует светящийся индикатор HL11). Изображению электромагнитного клапана сопоставлен индикатор HL2 (открытому клапану соответствует светящийся индикатор HL2). Датчик протечки имитирован двухпозиционным переключателем с фиксацией (SA7) со встроенным индикатором датчика протечки (HL5) (если SA7 в положении 1 то загорается индикатор HL5).
Розетка 1 включаетсявыключается переключателем SA4
Розетка 2 включаетсявыключается переключателем SA5
Розетка 1 и розетка 2 выключаются при срабатывании “датчика протечки” (включение SA7). При включении SA7 загорается также индикатор “Тревога” (HL7) и “закрывается электроклапан” (индикатор HL2 гаснет). Розетки включаются снова ТОЛЬКО вручную (из программы визуализации на ПК) при условии что SA7 выключен. Тогда гаснет и HL7.
При переводе САУ в режим “Охрана” выключаются обе розетки и “закрывается электроклапан” (индикатор HL2 гаснет). При срабатывании “датчика протечки” (включение SA7) загорается индикатор “Тревога” (HL7) который отключается только вручную из программы визуализации на ПК.
Работа защиты бытовых приборов во всех режимах отображается на экране ПК. Пользователю доступно управление всеми функциями управления из программы визуализации на ПК.
Охранная сигнализация в помещении
В режиме “норма” не происходит никаких действий со стороны программы охранной сигнализации
При переводе САУ в режим “Охрана” ПЛК анализирует состояние датчиков движения (SQ1 и SQ2) а так-же состояние герконов (SQ3 и SQ4). При срабатывании любого из этих датчиков включается индикатор “Тревога” (HL7) отключить который возможно только из программы визуализации на ПК. При этом когда герконы SQ3 и SQ4 замкнуты (“проникновения” нет) то горят соответствующие им индикаторы герконов (HL3 и HL4). При срабатывании геркона соответствующий индикатор гаснет.
Работа охранной сигнализации во всех режимах отображается на экране ПК. Пользователю доступно управление всеми функциями управления из программы визуализации на ПК.

Спецификация СТЕНД.doc

Учебно-демонстрационный стенд
“Система автоматического управления инженерными системами помещения”
Перекл. на 2 положения с фикс (зелен.) 1НО LED 220В 22
Стандартный блок-контакт НО
Автомат. выключатель 10А
Лампа 24В (зеленая) 22
Лампа 24В (красная) 22
Лампа 220В (белая) 22
Лампа 220В (зеленая) 22
Неон. лампа с цок. BA9s 220В
Кнопка без ф. (зел.) 1НО 22
Переключатель на 3 положения с фиксацией (черн.) 2НО 22
Переключатель на 2 положения с фиксацией (черн.) 1НО 22
Перекл. на 2 положения с фикс. (зел.) 1НО1НЗ LED 24В 22
Перекл. на 2 положения с фикс. (кр.) 1НО1НЗ LED 24В 22
Станд.держатель 30х50 для маркировки 18х27
Модуль входной дискретный
Модуль входной аналоговый
Модуль выходной дискретный
Модуль выходной релейный
Модуль выходной диммерный
Датчик движения 12В реле
Кабель компьютер-розетка
Кабельный короб перфориров.
Кабельные наконечники-гильзы
Наконечники кольцевые луж.
Декоративная пленка
Болты гайки шайбы мет. уголки скобы

Тех описание ОС100М.doc

Датчики видимого света серии ОС100М
Влагоустойчивое исполнение корпуса степень защиты до IP65
Встроенный светофильтр со спектральной характеристикой 380 720 нм
Стандартные диапазоны измерения: 1000 10000 50000 Люкс
Выходной сигнал: 4 20 мА 0 10 В постоянного тока
Датчики освещенности ОС100М являются конструктивно законченными изделиями и предназначены для контроля уровня освещенности в области спектра видимого света. Датчики ориентированы для применения в растениеводстве как в условиях закрытого так и открытого грунта.Конструкция датчиков является полностью устойчивой к конденсации влаги что позволяет без ограничений использовать датчик в помещениях с высокой влажностью а также в условиях открытой атмосферы. В конструкции датчика использован приборный поликарбонатный корпус со встроенным сферическим фторопластовым рассеивателем обеспечивающим косинусную коррекцию. Датчики также могут использоваться в составе различных систем управления освещением при автоматизации зданий в агропромышленности и других отраслях. Датчики различаются диапазоном измерения и соответственно назначением см. таблицу 1.
Таблица 1. Конструктивное исполнение и назначение датчиков
Используется в автоматизированных системах включения искусственного освещения в производственных помещениях неотапливаемых складских помещениях мастерских коридорах при уменьшении естественной освещенности до порогового уровня
Используется в автоматизированных системах включения искусственного освещения в теплицах (управление досветкой теплиц) при уменьшении естественной освещенности до порогового уровня
Используется в автоматизированных системах непрерывного контроля параметров естественного дневного и искусственного освещения (в том числе для целей контроля условий фотосинтеза растений) при размещении внутри теплицы
Обозначение датчиков и принадлежности
Сводный перечень датчиков приведен в таблице 2.
Перечень принадлежностей к датчикам поставляемых по отдельному заказу приведен в таблице 3.
Таблица 2. Сводный перечень датчиков
– 20 мА с 2-х проводной схемой подключения
Для автоматических систем включения искусственного освещения помещений
– 10 В с 3-х проводной схемой подключения
Для автоматических систем управления досветкой теплиц
Для контроля уровня освещенности в теплицах и условий фотосинтеза растений
По специальному заказу возможна поставка датчиков с выходным сигналом по напряжению с диапазоном 0–1В или 0–5В.
По специальному заказу возможна поставка датчиков с любым диапазоном измерения из интервала 100 100000 Люкс.
Таблица 3. Принадлежности к датчикам
Краткая характеристика
Контрольные платы стандарта 4–20мА
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 4–20мА (0% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Контрольные платы стандарта 0–10В
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 0–10В (10% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Имитатор сигналов стандарта 4–20 мА и 0–10В (11градаций)
Обеспечивает на выходе 11 градаций тока 4–20мА и напряжения 0–10В переключаемых синхронно. Используется для отладки параметров систем регулирования на основе датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В.
Приспособление для фиксации датчиков в горизонтальной плоскости
Обеспечивает фиксацию датчика ОС100М в горизонтальной плоскости при креплении общей конструкции к вертикальной поверхности. Крепление приспособления с помощью саморезов. Крепление датчиков на приспособлении с помощью винтов М4. Крепежный комплект входит в комплект поставки.
Обозначение при заказе
При заказе указывается наименование датчика в соответствии с таблицей 2 и если необходимо комплект принадлежностей из перечня таблицы 3. Например:
Датчик ОС100М-Т-10000Лк (датчик видимого света ОС100М с выходом 4–20мА и диапазоном 10000Лк);
Приспособление для фиксации датчика в горизонтальной плоскости.
Конструкция датчиков
Датчик серии ОС100 состоит из следующих основных частей:
влагозащитного поликарбонатного корпуса с кабельным вводом;
сферического фторопластового рассеивателя;
платы преобразования с фотодатчиком со встроенным светофильтром.
Габаритные и присоединительные размеры датчика приведены в разделе «Размеры датчиков» данного технического описания.
Конструкция датчика является герметичной и обеспечивает степень защиты до IP65. Датчик упакован в пластиковый поликарбонатный корпус герметизация внутреннего объема которого обеспечивается соединением типа «выступ-паз» на крышкеосновании и использованием неопренового уплотнителя. Отверстия для крепления на стену и для фиксации крышки находятся вне герметизированной области. Соединительный кабель вводится в датчик через герметичный кабельный ввод MG16 обеспечивающий после уплотнения необходимый уровень защиты.
Особенностью конструкции датчика является наличие косинусной коррекции благодаря использованию специального сферического фторопластового рассеивателя что позволяет учитывать световой поток падающий на датчик под углом. Вследствие этого датчик может фиксироваться как на горизонтальной так и на вертикальной поверхности. Доступно дополнительное приспособление для размещения датчика в горизонтальной плоскости при креплении общей конструкции к вертикальной поверхности см. таблицу 3 «Принадлежности к датчикам».
В качестве чувствительного элемента датчика используется высокостабильный кремниевый фотодиод со встроенным светофильтром на видимую часть спектра света. Все электронные компоненты датчика включая клеммный соединитель и фотодиод расположены на печатной плате с размерами 40х40мм. Печатная плата размещена в крышке корпуса и герметизирована прозрачным компаундом. Герметизация компаундом делает датчик полностью устойчивым к конденсации влаги внутри корпуса и обеспечивает дополнительную защиту электронных компонентов от воздействия окружающей среды.
Выход датчика 0–10В с трехпроводной схемой подключения имеет низкое выходное сопротивление что позволяет без дополнительных преобразования сигнала подключать датчик ко входу регистратора с входным диапазоном 0–10В и входным сопротивлением не менее 10 кОм. Максимальная рекомендованная длина кабеля датчик-регистратор для выхода 0–10В не более 50м.
Выход датчика 4–20мА с двухпроводной схемой подключения обеспечивает защиту от переполюсовки напряжения питания защиту от выбросов напряжения питания свыше 30 В а также обеспечивает высокую помехоустойчивость и значительную длину линии связи. Для подключения датчика к контроллеру необходимо использовать резистор нагрузки токовой петли падение напряжения на котором является входным сигналом для регистратора. Максимальная рекомендованная длина кабеля датчик-регистратор для выхода 4–20мА не более 500м.
Технические характеристики
Напряжение источника питания для датчиков с выходом 4–20мА:
В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки токовой петли
Напряжение источника питания для датчиков с выходом 0–10В:
30В ток потребления не более 10мА
Потребляемая мощность: не более 06Вт
Допустимая длина кабеля для датчиков с выходом 4–20мА:
до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
Допустимая длина кабеля для датчиков с выходом 0–10В:
до 50 метров с 3-х проводной схемой подключения
Время выхода на рабочий режим после подачи напряжения питания: 500мс
Функциональные данные канала измерения:
Стандартные диапазоны измерения: 0 1000 Лк 0 10000 Лк 0 50000 Лк
Погрешность измерений при 20ºС: ±4% от диапазона измерения
Спектральная характеристика: от 420 до 675 нм
Температурная зависимость: не более 01% на 1ºС
Постоянная времени по уровню 09: менее 100мс
Долговременная стабильность: уход не более ±1% в течение года
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА
Линейный выходной сигнал по напряжению: 0–10В
Средняя наработка на отказ (MTBF): более 5 лет
Условия окружающей среды:
Температура при эксплуатации: –40 +65ºС
Влажность при эксплуатации: 0 100% отн. влажности
Температура при хранении и транспортировании: –40 +50ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. влажности
Габаритно-установочные размеры датчиков (см. раздел «Размеры датчиков»):
Габаритные размеры датчика: 85мм(длина с кабельным вводом) х 50мм(ширина) х 50мм(высота с рассеивателем)
Степень защиты корпуса датчика: IP65
Диаметр кабеля уплотняемого кабельным вводом MG16: 6 10мм.
Расстояние между 2-мя крепежными отверстиями в основании корпуса: 38 х 40мм.
Масса датчика: 100 грамм
Корпус: поликарбонат светло-серый
Сферический рассеиватель: фторопласт белый
Кабельный ввод: полиамид 6.6 светло-серый
Рекомендации по монтажу
Датчики могут крепиться как на вертикальную так и на горизонтальную поверхность. Крепление датчиков осуществляется при снятой верхней части корпуса через 2-а сквозных отверстия D45мм в нижней части корпуса с помощью 2-х винтов М4 или саморезов D4мм.
При монтаже датчиков на вертикальную поверхность кабельный ввод должен быть ориентирован вниз при монтаже на горизонтальную поверхность желательно обеспечить небольшой наклон корпуса датчика в сторону кабельного ввода.
При прокладке кабелей необходимо соблюдать условия по допустимой длине соединительных проводов и при необходимости использовать защитный экран.
После ввода кабеля в корпус датчика и подключения проводников кабеля к клеммам датчика необходимо уплотнить кабельный ввод и зафиксировать съемную верхнюю часть корпуса на нижней части корпуса с помощью 2-х винтов обеспечив необходимое уплотнение в месте стыка 2-х частей корпуса.
Схемы подключения датчиков к регистратору
Схема подключения датчиков с выходом 4–20мА:
Таблица 4. Схема подключения датчиков ОС100М с выходом 4–20 мА
2-х проводная схема подключения.
Маркировка клемм на датчике:
«+» - напряжение питания
«–» - общий провод и выход 4–20мА
Длина линии связи датчик-регистратор до 500 метров.
Алгоритм выбора величины сопротивления нагрузки Rн приведен ниже.
Для подключения датчика с выходом 4–20мА к регистратору в разрыв общего провода токовой петли канала измерения необходимо включить сопротивление нагрузки. Измерительное напряжение выделяемое относительно общей точки на сопротивлении нагрузки будет являться входным напряжением для регистратора. Выбор величины сопротивления нагрузки определяется типом применяемого регистратора (его входным измерительным диапазоном) напряжением питания со стороны регистратора и допустимым минимальным напряжением непосредственно на клеммах датчика т.е. напряжением между клеммами датчика «+» и «–».
Величина напряжения питания датчика со стороны регистратора и величина сопротивления нагрузки связаны следующим соотношением:
Uпит ≥ 9В + 002А Rн где
Uпит – напряжение питания датчика со стороны регистратора;
В – минимально допустимое напряжение непосредственно на клеммах датчика;
2 А – максимальный измерительный ток от датчика;
Rн Ом – сопротивление нагрузки с которого снимается напряжение.
Внимание! Напряжение на клеммах датчика с учетом падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн и соединительных проводах при максимальном выходном токе датчика 20 мА не может быть меньше 9 В. В противном случае достоверность показаний датчика не гарантируется.
Рекомендуется следующий алгоритм выбора напряжения источника питания датчика со стороны регистратора и сопротивления нагрузки токовой петли:
а) Из спецификации на применяемый регистратор получают данные о диапазоне входного напряжения регистратора например 0 10 В;
б) Выбирают номинал сопротивления нагрузки равный 500 Ом из расчета что при максимальном измерительном токе с датчика равном 20 мА на сопротивлении нагрузки должно падать 10 В;
в) Рассчитывают минимально допустимую величину напряжения источника питания путем сложения минимально допустимого напряжения на клеммах датчика равного 9 В и падения напряжения на сопротивлении нагрузки равного 10 В. Получают величину 19 В. В качестве источника питания датчика может быть выбран блок питания со стандартным выходом 24 В. Таблица соответствия между рядом стандартных входных диапазонов контроллеров сопротивлением нагрузки токовой петли и необходимым напряжением источника питания приведена ниже.
Таблица 5 Соответствие между входным диапазоном контроллера сопротивлением нагрузки токовой петли и напряжением источника питания
Входной диапазон контроллера
Необходимая величина сопротивления нагрузки токовой петли Rн
Напряжение на Rн при токе 4мА
Напряжение на Rн при токе 20мА
Диапазон изменения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн
Рекомендуемое напряжение источника питания со стороны контроллера
Напряжение на датчике при токе 20мА
Использование в датчиках стандартного аналогового токового интерфейса 4 20 мА обеспечивает следующие преимущества:
Длина линии связи датчик–регистратор до 500 м;
Высокая помехоустойчивость допускается использования неэкранированного кабеля;
Автоматическая диагностика состояния «Обрыв линии связи» или «Неисправность датчика» – по отсутствию тока в цепи датчика.
Схема подключения датчиков с выходом 0–10В:
Таблица 6. Схема подключения датчиков ОС100М с выходом 0–10В
3-х проводная схема подключения.
«В» - выход 0–10В канала измерения
«–» - общий провод питания датчика
Длина линии связи датчик-регистратор до 50 метров.
Датчик по выходу 0 10В может непосредственно подключаться к регистратору без дополнительного преобразования сигнала. Входное сопротивление используемого канала регистратора должно быть не менее 10кОм. Длина кабеля датчик–регистратор не более 50 метров. При длине кабеля до 15 метров допускается использование неэкранированного кабеля при большей длине рекомендуется использование экранированного кабеля.
Рекомендации по эксплуатации
С целью ускорения ввода в эксплуатацию поставляемых датчиков в комплект поставки по отдельному заказу могут включаться так называемые «контрольные» платы. С точки зрения нагрузочной способности они полностью имитируют выход датчика но имеют фиксированные стабильные выходные параметры: ток или напряжение в зависимости от типа выходного сигнала приобретаемого датчика.
Для датчиков с выходом 4–20мА используются контрольные платы с выходным током 4мА; 72мА; 168мА; 20мА. Маркировка плат и соответствие выходных токов измеряемым параметрам датчика приведены в таблице 7.
Соответствующие значения освещенности Лк
Для диапазона 0 1000Лк
Для диапазона 0 10000Лк
Для диапазона 0 50000Лк
Для датчиков с выходом 0–10В используются контрольные платы с выходом 1В 2В 8В 10В. Маркировка плат и соответствие выходных напряжений контрольных плат измеряемым параметрам датчика приведены в таблице 8.
Соответствующие значения светового потока Лк
Перед вводом датчика в эксплуатацию например с выходом 4 20 мА контрольные платы с выходным током 4 мА (0% шкалы 4–20мА) и 20 мА (100% шкалы 4–20мА) последовательно подключаются вместо датчика и на регистраторе устанавливаются (записываются в память) соответствующие контрольным токам значения освещенности. В результате этой процедуры для регистратора будут однозначно определены наклон и сдвиг линейной характеристики канала измерения датчика. Контрольные платы с выходным током 72 мА (20% шкалы 4–20мА) и 168 мА (80% шкалы 4–20мА) также могут быть использованы для калибровки диапазонов измерения в регистраторе а если диапазоны установлены с помощью плат 0% и 100% то для проверки ранее установленных в регистраторе диапазонов измерения. В процессе эксплуатации контрольные платы могут использоваться для периодической проверки работоспособности или при необходимости для диагностики исправности оборудования: датчиков регистратора или кабельной сети. Схемы подключения контрольных плат сопадают со схемами подключения датчиков с соответствующими выходами.
После установки диапазонов измерения в регистраторе датчики не требуют каких-либо дополнительных регулировок или тарировки.
При эксплуатации датчиков в загрязненных помещениях например в теплицах при
наличии в воздухе пыльцы может потребоваться периодическое проведение профилактических работ заключающихся в очистке сферического рассеивателя от осажденной пыли. При эксплуатации датчиков вне помещений в условиях непосредственного воздействия атмосферных осадков возможно изменение чувствительности датчика например из-за налипания снега. Вследствие этого рекомендуется периодическая очистка сферического рассеивателя от наледи и снега в осенне-зимний период.
Описание характеристики преобразования датчика
Каждый экземпляр датчиков ОС100М с выходом 4–20мА имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Е (Лк) = (Iвых – Iо) SLI где
Е – величина измеряемой освещенности Лк;
Iо – начальное смещение канала измерения мА;
SLI – коэффициент преобразования датчика по току мАЛк.
Стандартные коэффициенты Iо и SLI приведены в таблице 9.
Параметры датчика ОС100М с выходом 4–20мА
Действительное значение
Начальное смещение Iо
Коэффициент преобразования SLI
для датчика с диапазоном 0 1000 Лк
для датчика с диапазоном 0 10 000 Лк
для датчика с диапазоном 0 50 000 Лк
Каждый экземпляр датчиков ОС100М с выходом 0 10 В имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Е (Лк) = Uвых SLU где
Uвых – выходное напряжение датчика В;
SLU – коэффициент преобразования по напряжению В Лк.
Стандартные коэффициенты SLU приведены в таблице 10.
Параметры датчика ОС100М с выходом 0–10В
Коэффициент преобразования SLU
В таблице 11 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от уровня освещенности для датчиков с диапазоном измерения 0 1000 Лк:
Выходное напряжение датчика ОС100М-Н В
В таблице 12 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от уровня освещенности для датчиков с диапазоном измерения 0 10000 Лк:
В таблице 13 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от уровня солнечной излучения для датчиков с диапазоном измерения 0 50000 Лк:
Примечание: Обозначение «10к» означает уровень освещенности в кЛюкс.
Спектральная характеристика датчика ОС100М
Размеры датчиков (в мм)
Основные технические данные и дата изготовления
Заводские номера датчиков
Количество датчиков в партии
Диапазон измерения датчиков
Технические данные датчиков их устройство принцип работы схемы подключения рекомендации по эксплуатации приведены в «Техническом описании».
Характеристика преобразования и коэффициенты преобразования
Гарантийные обязательства
Гарантийный срок эксплуатации датчиков – 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию но не более 24 месяцев со дня изготовления при соблюдении условий хранения транспортирования монтажа и эксплуатации.
Свидетельство о приемке
предприятия-поставщика

Тех описание ТА100-101-102.doc

Датчики температуры воздуха
серии ТА100 ТА101 ТА102
Стандартный выход 4–20мА 0–10В (опции с выходом 0–5В и 0–1В)
Стандартный диапазон 0 +50ºС (другие диапазоны по спецзаказу)
Показатель тепловой инерции 10сек в условиях неподвижного воздуха
Открытый термозонд с тонкопленочным платиновым термоэлементом
Датчики температуры воздуха ТА100 ТА101 ТА102 ориентированы для применения в системах климат-контроля теплиц камер проращивания грибных ферм а также в составе систем автоматизации в различных отраслях промышленности при размещении внутри помещений. Отличительной особенностью датчиков серии ТА100 является конструктивное исполнение выносного измерительного зонда с открытым платиновым термоэлементом Pt100 с низкой термической массой вследствие чего датчики имеют минимальное значение показателя тепловой инерции недостижимое для датчиков с герметичным термозондом. Датчики всех модификаций имеют одинаковые характеристики но отличаются расположением термозонда и соответственно назначением см. таблицу 1.
Таблица 1. Конструктивное исполнение и назначение датчиков
Расположение измерительного зонда
На боковой стороне корпуса
Радиального типа. Длина зонда 90мм. Базовая модификация. Крепление на плоскую поверхность или на кабеле как на гибкой подвеске.
Радиального типа. Длина зонда 40мм. Модификация с укороченным термозондом для низкопрофильных применений в том числе совместно с защитным корпусом в теплицах в условиях распыления воды.
На съемной крышке корпуса
Для замкнутых объемов (камер проращивания хранения сх продукции). Длина зонда 90мм. Потолочное или настенное крепление датчика.
Для канальной сборки. Зонд переменной длины. Крепление на стенке воздуховодов систем вентиляции или камер проращивания хранения.
Обозначение датчиков и принадлежности
Сводный перечень датчиков приведен в таблице 2.
Перечень принадлежностей к датчикам поставляемых по отдельному заказу приведен в таблице 3.
Таблица 2. Сводный перечень датчиков
Диапазон измерения канала температуры
Выходной сигнал канала измерения температуры
ТА102-Т-ххх где ххх – длина зонда
ТА102-Н-ххх где ххх – длина зонда
По специальному заказу возможна поставка датчиков с выходным сигналом по напряжению с диапазоном 0–1В или 0–5В.
По специальному заказу возможна поставка датчиков с любым диапазоном из интервала –15 +60ºС (рабочий диапазон температур датчика).
По специальному заказу возможна поставка датчика с калибровкой –50 +50ºС.
Таблица 3. Принадлежности к датчикам
Краткая характеристика
Контрольные платы стандарта 4–20мА
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 4–20мА (0% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Контрольные платы стандарта 0–10В
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 0–10В (10% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Имитатор сигналов стандарта 4-20мА и 0-10В (11градаций)
Обеспечивает на выходе 11 градаций тока 4–20мА и напряжения 0–10В переключаемых синхронно. Используется для проверки параметров систем регулирования на основе датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В.
Защитный корпус шевронного типа для защиты датчика ТА100М
Используется для защиты датчика ТА100М с зондом длиной 40мм от воздействия солнечного света и осадков при размещении датчиков вне помещений или от воздействия распыляемой воды в теплицах
Приспособление для фиксации датчиков ТА100 и ТА101 на трубе
Используется для фиксации датчиков ТА100 и ТА101 на вертикальной или горизонтальной трубе. Приспособление крепится на трубе с помощью металлического хомута. Крепление датчиков на приспособление с помощью винтов М4.
Монтажный фланец для фиксации датчика ТА102 на стенке воздуховода
Используется для фиксации датчика ТА102 на стенке воздуховода или камеры и регулирования глубины погружения датчика в контролируемый объем. Монтажный фланец крепится на стенке воздуховода или камеры с помощью 3-х саморезов.
Обозначение при заказе
При заказе указывается наименование датчика в соответствии с таблицей 2 и если необходимо комплект принадлежностей из перечня таблицы 3. Например:
Датчик ТА102-Т-100 (датчик канального типа с выходом 4–20мА c диапазоном 0 50ºС с длиной измерительного зонда 100мм);
Контрольные платы 20% и 80% шкалы 4–20мА.
Конструкция датчиков
Датчики состоят из поликарбонатного приборного корпуса с защитой IP65 со съемной крышкой и измерительного зонда из ПВХ различной длины. Измерительный зонд в зависимости от назначения датчика может быть расположен на боковой стороне (ТА100) на съемной крышке (ТА101) или в основании корпуса (ТА102). Измерительный зонд и корпус датчика жестко соединены друг с другом. Термоэлемент расположен в конце измерительного зонда и защищен перфорированной втулкой. В приборный корпус датчика встроена плата преобразования в стандартный выходной сигнал в виде тока или напряжения. На плате расположен 2-х контактный (для выхода 4–20мА) или 3-х контактный (для выхода 0–10В) клеммный соединитель для подключения выходного кабеля. Для обеспечения герметичности кабель уплотняется в кабельном вводе MG16 являющимся конструктивным элементом приборного корпуса. Основной тип крепления датчиков с помощью 2-х винтов М4 через сквозные отверстия в основании корпуса. Для монтажа датчиков могут использоваться различные приспособления см. таблицу 3 принадлежностей к датчикам. Для применения датчиков в условиях открытой атмосферы и в условиях распыления воды в теплицах используется модификация с укороченным измерительным зондом ТА100М в комплекте с защитным корпусом шевронного типа.
Технические характеристики
Напряжение источника питания для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: 30В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки
- с выходом 0–10В: 12 30В ток потребления 10мА
Потребляемая мощность: не более 06Вт
Допустимая длина кабеля для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
- с выходом 0–10В: до 50 метров с 3-х проводной схемой подключения
Функциональные данные канала измерения температуры:
Стандартный диапазон преобразования: 0 +50ºС
(другие диапазоны из интервала –15 +60ºС по спецзаказу)
Точность измерений: ±03ºС ±06% от текущего значения что больше
Стабильность измерений: уход не более ± 015 °С в течении 5 лет
Показатель тепловой инерции: прибл. 10сек в неподвижном воздухе
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА 0 +50ºС
Линейный выходной сигнал по напряжению: 0–10В 0 +50ºС
Условия окружающей среды:
Температура окружающей среды при эксплуатации: –15 +60ºС
Влажность при эксплуатации 0 100% отн. влажности без конденсации влаги
Температура при хранении и транспортировании: –10 +50ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. влажности
Габаритно-установочные размеры датчиков (см. раздел «Размеры датчиков»):
Приборный корпус датчика: ширина 50мм х длина 52мм х высота 35мм.
Измерительный зонд: длина 9040мм для ТА100ТА101 100150200мм для ТА102.
Диаметр кабеля уплотняемого кабельным вводом MG16: 6 10мм.
Расстояние между 2-мя крепежными отверстиями в основании корпуса: 38 х 40мм.
Приборный корпус датчика: поликарбонат светло-серый
Корпус измерительного зонда: ПВХ темно-серый
Кабельный ввод: полиамид 6.6 светло-серый
Рекомендации по монтажу
Не рекомендуется устанавливать датчики в необдуваемых замкнутых нишах т.к. в них могут образовываться застойные зоны воздуха температура в которых может значительно отличаться от средней температуры в контролируемом объеме.
При монтаже датчиков необходимо исключить воздействие на чувствительные элементы прямого солнечного света и воды. Если датчик устанавливается вне помещения либо в помещениях где возможно распыление воды то рекомендуется применение датчика ТА100М совместно с защитным корпусом шевронного типа.
Максимально допустимая рабочая температура корпуса термозонда датчиков серии ТА100 не должна превышать 60ºС. При температурах выше 60ºС рекомендуется использовать датчики серии ТВ100 с герметичным термозондом на основе тонкостенной нержавеющей трубки с рабочей температурой до 110ºС.
Крепление датчиков ТА100 может осуществляться на плоскую поверхность через основание корпуса с помощью 2-х винтов либо на кабеле как на гибкой подвеске.
Датчики ТА101 предназначены для настенного или потолочного крепления и могут применяться для контроля и регулирования температуры воздуха внутри замкнутых объемов например в камерах проращивания холодильных камерах складах хранения сх продукции и т.п. Размещение термозонда на съемной крышке корпуса при креплении основания корпуса на стене позволяет избежать воздействия на термоэлемент пристенных неоднородностей температуры воздуха. С помощью приспособления (см. раздел «Принадлежности») датчики ТА100 и ТА101 могут быть закреплены на вертикальной или на горизонтальной трубе.
Датчики серии ТА102 предназначены для канальной сборки и размещаются на стенке воздуховода или с наружной стороны камеры проращиванияхранения. Для фиксации датчика ТА102 и регулирования глубины погружения датчика в контролируемый объем может использоваться монтажный фланец. Фланец крепится на стенке воздуховода или камеры с помощью 3-х саморезов. Фиксация датчика осуществляется за корпус измерительного зонда с помощью винта М4.
После ввода кабеля в корпус датчика и подключения проводников кабеля к клеммам датчика необходимо уплотнить кабельный ввод и зафиксировать съемную верхнюю часть корпуса на нижней части корпуса с помощью 2-х винтов обеспечив необходимое уплотнение в месте стыка 2-х частей корпуса.
При прокладке кабелей необходимо соблюдать условия по допустимой длине соединительных проводов. Не допускается прокладка кабелей от датчиков вместе с сильноточными и силовыми кабелями сети 220В.
Схемы подключения датчиков к регистратору
Схема подключения датчиков с выходом 4–20мА:
Таблица 4. Схема подключения датчиков ТА100 ТА101 ТА102 с выходом 4–20 мА
2-х проводная схема подключения.
Маркировка клемм на датчике:
«+» - напряжение питания
«–» - общий провод канала измерения
Длина линии связи датчик-регистратор до 500 метров.
Алгоритм выбора величины сопротивления нагрузки Rн приведен ниже.
Для подключения датчика с выходом 4–20мА к регистратору в разрыв общего провода токовой петли канала измерения датчика необходимо включить сопротивление нагрузки. Измерительное напряжение выделяемое относительно общей точки на сопротивлении нагрузки будет являться входным напряжением для регистратора. Выбор величины сопротивления нагрузки определяется входным диапазоном применяемого регистратора напряжением питания со стороны регистратора и допустимым минимальным напряжением непосредственно на клеммах датчика т.е. напряжением между клеммами датчика «+» и «–».
Величина напряжения канала измерения датчика со стороны регистратора и величина сопротивления нагрузки связаны следующим соотношением:
Uпит ≥ 9В + 002А Rн где
Uпит В – напряжение питания датчика со стороны регистратора;
В – минимально допустимое напряжение непосредственно на клеммах датчика;
2 А – максимальный измерительный ток от датчика;
Rн Ом – сопротивление нагрузки с которого снимается напряжение.
Внимание! Напряжение на клеммах датчика с учетом падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн и соединительных проводах при максимальном выходном токе датчика 20 мА не может быть меньше 9 В. В противном случае достоверность показаний датчика не гарантируется.
Рекомендуется следующий алгоритм выбора сопротивления нагрузки токовой петли и напряжения источника питания датчика со стороны регистратора (контроллера):
а) Из спецификации на применяемый контроллер получают данные о диапазоне входного напряжения контроллера например 0 10 В;
б) Для входного диапазона 0 10В выбирают номинал сопротивления нагрузки равный 500 Ом из расчета что при максимальном измерительном токе с датчика равном 20 мА на сопротивлении нагрузки должно падать 10 В;
в) Рассчитывают минимально допустимую величину напряжения источника питания путем сложения минимально допустимого напряжения на клеммах датчика равного 9 В и падения напряжения на сопротивлении нагрузки равного 10 В. Получают величину 19 В. В качестве источника питания датчика можно выбрать блок питания со стандартным выходом 24 В. Таблица соответствия между рядом стандартных входных диапазонов контроллеров сопротивлением нагрузки токовой петли и необходимым напряжением источника питания приведена ниже.
Примечание: некоторые типы контроллеров имеют встроенное сопротивление нагрузки в этом случае внешнего сопротивления нагрузки не требуется.
Таблица 5. Соответствие между входным диапазоном контроллера сопротивлением нагрузки токовой петли и напряжением источника питания
Входной диапазон контроллера
Необходимая величина сопротивления нагрузки токовой петли Rн
Напряжение на Rн при токе 4мА
Напряжение на Rн при токе 20мА
Диапазон изменения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн
Рекомендуемое напряжение источника питания со стороны контроллера
Напряжение на датчике при токе 20мА
Использование в датчиках стандартного 2-х проводного аналогового токового интерфейса 4 20 мА обеспечивает следующие преимущества:
Допустимая длина линии связи датчик–регистратор до 500 м;
Экономия за счет использования 2-х жильного кабеля вместо 3-х жильного;
Высокая помехоустойчивость допускается использования неэкранированного кабеля;
Автоматическая диагностика состояния «Обрыв линии связи» или «Неисправность датчика» – по отсутствию тока в цепи датчика.
Схема подключения датчиков с выходом 0–10В:
Таблица 6. Схема подключения датчиков ТА100 ТА101 ТА102 с выходом 0–10В
3-х проводная схема подключения.
«В» - выход 0–10В канала измерения
«–» - общий провод питания датчика
Длина линии связи датчик-регистратор до 50 метров.
Датчик по выходу 0 10В может непосредственно подключаться к регистратору без дополнительного преобразования сигнала. Входное сопротивление используемого канала регистратора должно быть не менее 10кОм. Длина кабеля датчик–регистратор не более 50 метров. При длине кабеля до 15 метров допускается использование неэкранированного кабеля при большей длине рекомендуется использование экранированного кабеля.
Рекомендации по эксплуатации
С целью ускорения ввода в эксплуатацию поставляемых датчиков в комплект поставки по отдельному заказу могут включаться так называемые «контрольные» платы. С точки зрения нагрузочной способности они полностью имитируют выход датчика но имеют фиксированные стабильные выходные параметры: ток или напряжение в зависимости от типа выходного сигнала датчика.
Для датчиков с выходом 4–20мА используются контрольные платы с выходным током 4мА; 72мА; 168мА; 20мА. Маркировка плат и соответствие выходных токов измеряемым параметрам датчика по температуре приведены в таблице 7.
Соответствующие значения температуры
Для датчиков с выходом 0–10В используются контрольные платы с выходом 1В 2В 8В 10В. Маркировка плат и соответствие выходных напряжений контрольных плат измеряемым параметрам датчика по температуре приведены в таблице 8.
Перед вводом датчика в эксплуатацию например с выходом 4 20 мА контрольные платы с выходным током 4 мА (0% шкалы 4–20мА) и 20 мА (100% шкалы 4–20мА) последовательно подключаются вместо датчика и на регистраторе устанавливаются (записываются в память) соответствующие контрольным токам значения температуры. В результате этой процедуры для регистратора будут однозначно определены наклон и сдвиг линейной характеристики каналов измерения датчика по температуре. Контрольные платы с выходным током 72 мА (20% шкалы 4–20мА) и 168 мА (80% шкалы 4–20мА) также могут быть использованы для калибровки диапазонов измерения в регистраторе а если диапазоны установлены с помощью плат 0% и 100% то для проверки ранее установленных в регистраторе диапазонов измерения. В процессе эксплуатации контрольные платы могут использоваться для периодической проверки работоспособности или при необходимости для диагностики исправности оборудования: датчиков регистратора или кабельной сети. Схемы подключения контрольных плат совпадают со схемами подключения соответствующих датчиков.
После установки диапазонов измерения в регистраторе датчики не требуют каких-либо дополнительных регулировок или тарировки.
При эксплуатации датчика в загрязненных помещениях например в теплицах при
наличии в воздухе пыльцы может потребоваться периодическое проведение профилактических работ заключающихся в очистке конструкции и чувствительного элемента датчика от осажденной пыли с помощью мягкой кисти.
Описание характеристик преобразования датчиков
Каждый экземпляр датчиков с выходом 4–20мА в части канала температуры имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Т ºС = (Iвых - Iо) SLI где
Т ºС – измеряемая температура;
Iвых – выходной ток датчика мА;
Iо – начальное смещение канала измерения мА;
SLI – коэффициент преобразования по току мАºС.
Стандартные коэффициенты Iон и SLI приведены в таблице 9.
Параметры канала температуры с выходом 4–20мА
Значение для диапазона 0 50ºС
Начальное смещение Iо
Коэффициент преобразования SLI
Каждый экземпляр датчиков с выходом 0 10 В в части канала температуры имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Uвых – выходное напряжение датчика В;
SLU – коэффициент преобразования по напряжению ВºС.
Стандартные коэффициенты SLU приведены в таблице 10.
Параметры канала температуры с выходом 0–10В
Коэффициент преобразования SLU
В таблице 11 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от измеряемой температуры для датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В:
Измеряемая температура ºС
Выходное напряжение датчика ТА100-Н В
Размеры датчиков (в мм)
Основные технические данные и дата изготовления
Заводские номера датчиков
Количество датчиков в партии
Диапазон измерения температуры
Технические данные датчиков их устройство принцип работы схемы подключения рекомендации по эксплуатации приведены выше в «Техническом описании».
Характеристика преобразования и коэффициенты преобразования
Гарантийные обязательства
Гарантийный срок эксплуатации датчиков – 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию но не более 24 месяцев со дня изготовления при соблюдении условий хранения транспортирования монтажа и эксплуатации.
Свидетельство о приемке
предприятия-поставщика

Тех описание ВА100-101-102.doc

Датчики относительной влажности воздуха
серии ВА100 ВА101 ВА102
Стандартный выход 4–20мА 0–10В
Доступны дополнительные опции с выходом 0–5В и 0–1В
Диапазон и точность измерения: 0 100%RH ±35%RH
Чувствительный элемент пр-ва ф.Honeywell последнего поколения
Датчики относительной влажности серии ВА100 ВА101 ВА102 ориентированы для применения в системах климат-контроля теплиц а также в составе различных систем автоматизации в агропромышленности и смежных отраслях. Датчики могут применяться в качестве показывающих (для индикации параметров влажности) контрольных (для регулирования влажности) или предельных (ограничение контролируемого параметра) датчиков. Датчики всех модификаций имеют одинаковые характеристики но отличаются конструктивным исполнением и соответственно назначением см. таблицу 1.
Таблица 1. Конструктивное исполнение и назначение датчиков
Расположение измерительного зонда
На боковой стороне корпуса
Радиального типа. Длина зонда 90мм. Базовая модификация. Крепление на плоскую поверхность.
Радиального типа. Длина зонда 40мм. Модификация для применения совместно с защитным корпусом шевронного типа при размещении датчика вне помещений или в теплицах в условиях распыления воды
На съемной крышке корпуса
Для замкнутых объемов (камер проращивания хранения сх продукции). Длина зонда 90мм. Потолочное или настенное крепление датчика.
Для канальной сборки. Зонд переменной длины. Крепление на стенке воздуховодов систем вентиляции или камер проращивания хранения.
Обозначение датчиков и принадлежности
Сводный перечень датчиков приведен в таблице 2.
Перечень принадлежностей к датчикам поставляемых по отдельному заказу приведен в таблице 3.
Таблица 2. Сводный перечень датчиков
Диапазон измерения канала влажности
Выходной сигнал канала измерения влажности
ВА102-Т-ххх где ххх – длина зонда
ВА102-Н-ххх где ххх – длина зонда
Примечание: По специальному заказу возможна поставка датчиков с выходным сигналом по напряжению с диапазоном 0–1В или 0–5В.
Таблица 3. Принадлежности к датчикам
Краткая характеристика
Контрольные платы стандарта 4–20мА
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 4–20мА (0% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Контрольные платы стандарта 0–10В
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 0–10В (10% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Имитатор сигналов стандарта 4-20мА и 0-10В (11градаций)
Обеспечивает на выходе 11 градаций тока 4–20мА и напряжения 0–10В переключаемых синхронно. Используется для проверки параметров систем регулирования на основе датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В.
Эталоны влажности 328% и 735% на основе насыщенных растворов солей
На основе насыщенных растворов солей хлорида магния MgCl2 и хлорида натрия NaCl. Эталоны размещены в герметичных стеклянных емкостях D80х80мм и включают герметичный узел для фиксации датчиков серии ВА100.
Защитный корпус шевронного типа для защиты датчика ВА100М
Используется для защиты датчика ВА100М с зондом длиной 40мм от воздействия солнечного света и осадков при размещении датчиков вне помещений или от воздействия распыляемой воды в теплицах
Приспособление для фиксации датчиков ВА100 и ВА101 на трубе
Используется для фиксации датчиков ВА100 и ВА101 на вертикальной или горизонтальной трубе. Приспособление крепится на трубе с помощью металлического хомута. Крепление датчиков на приспособление с помощью винтов М4.
Монтажный фланец для фиксации датчика ВА102 на стенке воздуховода
Используется для фиксации датчика ВА102 на стенке воздуховода или камеры и регулирования глубины погружения датчика в контролируемый объем. Монтажный фланец крепится на стенке воздуховода или камеры с помощью 3-х саморезов.
Обозначение при заказе
При заказе указывается наименование датчика в соответствии с таблицей 2 и если необходимо комплект принадлежностей из перечня таблицы 3. Например:
Датчик ВА100-Т (датчик радиального типа с выходом 4–20 мА с диапазоном 0 100%RH и длиной измерительного зонда 90мм);
Контрольные платы 20% и 80% шкалы 4–20мА.
Конструкция датчиков
Датчики состоят из поликарбонатного корпуса со съемной крышкой и измерительного зонда из ПВХ различной длины. Измерительный зонд в зависимости от назначения датчика может быть расположен на боковой стороне (ВА100) на съемной крышке (ВА101) или в основании корпуса (ВА102). Измерительный зонд и корпус датчика жестко соединены друг с другом. Чувствительный элемент влажности расположен в конце измерительного зонда и защищен перфорированной втулкой. В корпусе размещена плата преобразования сигнала чувствительного элемента влажности в выходной сигнал в виде тока 4–20 мА или напряжения постоянного тока 0–10В. На плате преобразования также расположен клеммный соединитель для подключения выходного кабеля способом «под винт». Провод к датчику подводится через герметичный кабельный ввод М16 обеспечивающий класс защиты IP54. Основной тип крепления датчиков с помощью 2-х винтов М4 через сквозные отверстия в основании корпуса. Для монтажа датчиков могут использоваться дополнительные приспособления см. таблицу 3 принадлежностей к датчикам. Для применения датчиков в условиях открытой атмосферы и в условиях распыления воды в теплицах используется модификация с укороченным измерительным зондом ВА100М в комплекте с защитным корпусом шевронного типа.
Технические характеристики
Напряжение источника питания для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: 30В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки
- с выходом 0–10В: 12 30В ток потребления 10мА
Потребляемая мощность: не более 06Вт
Допустимая длина кабеля для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
- с выходом 0–10В: до 50 метров с 3-х проводной схемой подключения
Функциональные данные канала измерения влажности:
Диапазон измерения: 0 100% отн. влажности
Точность измерений при 25ºС: ±35% отн. влажности
Температурная зависимость: ≤ 014% отн. влажности на 1ºС
Постоянная времени по уровню 09: прибл. 20сек в подвижном воздухе
Допустимая скорость воздуха: 20 мсек
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА 0 100% отн. влажности
Линейный выходной сигнал по напряжению: 0–10В 0 100% отн. влажности
Условия окружающей среды:
Температура окружающей среды при эксплуатации: –15 +60ºС
Влажность при эксплуатации 0 100% отн. влажности без конденсации влаги
Температура при хранении и транспортировании: –10 +50ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. влажности
Габаритно-установочные размеры датчиков (см. раздел «Размеры датчиков»):
Приборный корпус датчика: ширина 50мм х длина 52мм х высота 35мм.
Измерительный зонд: длина 9040мм для ВА100ВА101 100150200мм для ВА102.
Диаметр кабеля уплотняемого кабельным вводом MG16: 6 10мм.
Расстояние между 2-мя крепежными отверстиями в основании корпуса: 34 х 46мм.
Приборный корпус датчика: поликарбонат светло-серый
Корпус измерительного зонда: ПВХ темно-серый
Кабельный ввод: полиамид 6.6 светло-серый
Рекомендации по монтажу
Не рекомендуется устанавливать датчики в необдуваемых замкнутых нишах т.к. в них могут образовываться застойные зоны воздуха относительная влажность в которых может значительно отличаться от средней влажности в объеме теплицы.
При монтаже датчиков необходимо исключить воздействие на чувствительные элементы прямого солнечного света и воды. Если датчик устанавливается вне помещения либо в помещениях где возможно распыление воды то рекомендуется применение датчика ВА100М совместно с защитным корпусом шевронного типа.
После ввода кабеля в корпус датчика и подключения проводников кабеля к клеммам датчика необходимо уплотнить кабельный ввод и зафиксировать съемную верхнюю часть корпуса на нижней части корпуса с помощью 2-х винтов обеспечив необходимое уплотнение в месте стыка 2-х частей корпуса.
Крепление датчиков ВА100 может осуществляться на плоскую поверхность через основание корпуса с помощью 2-х винтов либо на кабеле как на гибкой подвеске.
Датчики ВА101 предназначены для настенного или потолочного крепления и могут применяться для контроля и регулирования температуры воздуха внутри замкнутых объемов например в камерах проращивания холодильных камерах складах хранения сх продукции и т.п.
Датчики ВА102 предназначены для канальной сборки и размещаются на стенке воздуховода или с наружной стороны камеры проращиванияхранения.
При использовании датчика совместно с паровыми увлажнителями расстояние от увлажнителя до датчика должно быть не менее 3 метров.
При прокладке кабелей необходимо соблюдать условия по допустимой длине соединительных проводов. Не допускается прокладка кабелей от датчиков вместе с сильноточными и силовыми кабелями сети 220В.
Схемы подключения датчиков к регистратору
Схема подключения датчиков с выходом 4–20мА:
Таблица 4. Схема подключения датчиков ВА100 ВА101 ВА102 с выходом 4–20 мА
2-х проводная схема подключения.
Маркировка клемм на датчике:
«+» - напряжение питания
«–» - общий провод канала влажности
Длина линии связи датчик-регистратор до 500 метров.
Алгоритм выбора величины сопротивления нагрузки Rн приведен ниже.
Для подключения датчика с выходом 4–20мА к регистратору в разрыв общего провода токовой петли канала измерения датчика необходимо включить сопротивление нагрузки. Измерительное напряжение выделяемое относительно общей точки на сопротивлении нагрузки будет являться входным напряжением для регистратора. Выбор величины сопротивления нагрузки определяется входным диапазоном применяемого регистратора напряжением питания со стороны регистратора и допустимым минимальным напряжением непосредственно на клеммах датчика т.е. напряжением между клеммами датчика «+» и «–».
Величина напряжения канала измерения датчика со стороны регистратора и величина сопротивления нагрузки связаны следующим соотношением:
Uпит ≥ 9В + 002А Rн где
Uпит В – напряжение питания датчика со стороны регистратора;
В – минимально допустимое напряжение непосредственно на клеммах датчика;
2 А – максимальный измерительный ток от датчика;
Rн Ом – сопротивление нагрузки с которого снимается напряжение.
Внимание! Напряжение на клеммах датчика с учетом падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн и соединительных проводах при максимальном выходном токе датчика 20 мА не может быть меньше 9 В. В противном случае достоверность показаний датчика не гарантируется.
Рекомендуется следующий алгоритм выбора сопротивления нагрузки токовой петли и напряжения источника питания датчика со стороны регистратора (контроллера):
а) Из спецификации на применяемый контроллер получают данные о диапазоне входного напряжения контроллера например 0 10 В;
б) Для входного диапазона 0 10В выбирают номинал сопротивления нагрузки равный 500 Ом из расчета что при максимальном измерительном токе с датчика равном 20 мА на сопротивлении нагрузки должно падать 10 В;
в) Рассчитывают минимально допустимую величину напряжения источника питания путем сложения минимально допустимого напряжения на клеммах датчика равного 9 В и падения напряжения на сопротивлении нагрузки равного 10 В. Получают величину 19 В. В качестве источника питания датчика можно выбрать блок питания со стандартным выходом 24 В. Таблица соответствия между рядом стандартных входных диапазонов контроллеров сопротивлением нагрузки токовой петли и необходимым напряжением источника питания приведена ниже.
Примечание: некоторые типы контроллеров имеют встроенное сопротивление нагрузки в этом случае внешнего сопротивления нагрузки не требуется.
Таблица 5 Соответствие между входным диапазоном контроллера сопротивлением нагрузки токовой петли и напряжением источника питания
Входной диапазон контроллера
Необходимая величина сопротивления нагрузки токовой петли Rн
Напряжение на Rн при токе 4мА
Напряжение на Rн при токе 20мА
Диапазон изменения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн
Рекомендуемое напряжение источника питания со стороны контроллера
Напряжение на датчике при токе 20мА
Использование в датчиках стандартного 2-х проводного аналогового токового интерфейса 4 20 мА обеспечивает следующие преимущества:
Допустимая длина линии связи датчик–регистратор до 500 м;
Экономия за счет использования 2-х жильного кабеля вместо 3-х жильного;
Высокая помехоустойчивость использование неэкранированного кабеля;
Автоматическая диагностика состояния «Обрыв линии связи» и «Неисправность датчика» – по отсутствию тока в цепи датчика.
Схема подключения датчиков с выходом 0–10В:
Таблица 6. Схема подключения датчиков ВА100 ВА101 ВА102 с выходом 0–10В
3-х проводная схема подключения.
«В» - выход 0–10В канала влажности
«–» - общий провод питания датчика
Длина линии связи датчик-регистратор до 50 метров.
Датчик по выходу 0 10В может непосредственно подключаться к регистратору без дополнительного преобразования сигнала. Входное сопротивление используемого канала регистратора должно быть не менее 10кОм. Длина кабеля датчик–регистратор не более 50 метров. При длине кабеля до 15 метров допускается использование неэкранированного кабеля при большей длине рекомендуется использование экранированного кабеля.
Рекомендации по эксплуатации
С целью ускорения ввода в эксплуатацию поставляемых датчиков в комплект поставки по отдельному заказу могут включаться так называемые «контрольные» платы. С точки зрения нагрузочной способности они полностью имитируют выход датчика но имеют фиксированные стабильные выходные параметры: ток или напряжение в зависимости от типа выходного сигнала датчика.
Для датчиков с выходом 4–20мА используются контрольные платы с выходным током 4мА; 72мА; 168мА; 20мА. Маркировка плат и соответствие выходных токов измеряемым параметрам датчика по влажности приведены в таблице 7.
Соответствующие значения влажности
% относительной влажности
0 % относительной влажности
Для датчиков с выходом 0–10В используются контрольные платы с выходом 1В 2В 8В 10В. Маркировка плат и соответствие выходных напряжений контрольных плат измеряемым параметрам датчика по влажности приведены в таблице 8.
Соответствующие значения влажности
Перед вводом датчика в эксплуатацию например с выходом 4 20 мА контрольные платы с выходным током 4 мА (0% шкалы 4–20мА) и 20 мА (100% шкалы 4–20мА) последовательно подключаются вместо датчика и на регистраторе устанавливаются (записываются в память) соответствующие контрольным токам значения влажности. В результате этой процедуры для регистратора будут однозначно определены наклон и сдвиг линейной характеристики каналов измерения датчика по влажности. Контрольные платы с выходным током 72 мА (20% шкалы 4–20мА) и 168 мА (80% шкалы 4–20мА) также могут быть использованы для калибровки диапазонов измерения в регистраторе а если диапазоны установлены с помощью плат 0% и 100% то для проверки ранее установленных в регистраторе диапазонов измерения. В процессе эксплуатации контрольные платы могут использоваться для периодической проверки работоспособности или при необходимости для диагностики исправности оборудования: датчиков регистратора или кабельной сети.
Схемы подключения контрольных плат совпадают со схемами подключения соответствующих датчиков.
После установки диапазонов измерения в регистраторе датчики не требуют каких-либо дополнительных регулировок или тарировки.
Применяемый в датчиках чувствительный элемент влажности производства ф. Honeywell имеет следующую особенность. При выпадении значительного количества водяного конденсата на чувствительном элементе на его выходе формируется сигнал
низкого уровня (соответственно на выходе датчика устанавливается токовый сигнал
равный 20-25 мА или 0В). Данная функция позволяет диагностировать факт выпадения конденсата и соответственно исключить из обработки недостоверные показания датчика. Ситуация с возникновением конденсата (выпадением росы) может возникнуть при резком охлаждении воздуха. После испарения конденсата чувствительный элемент возвращается в рабочее состояние а выходной сигнал датчика – в рабочий диапазон.
По специальному заказу может быть осуществлена поставка датчиков с чувствительными элементами влажности со встроенным гидрофобным фильтром. Фильтр обеспечивает дополнительную защиту поверхности чувствительного элемента от загрязнения и воздействия агрессивных веществ а также уменьшает вероятность выпадения конденсата.
При эксплуатации датчика в загрязненных помещениях например в теплицах при
наличии в воздухе пыльцы может потребоваться периодическое проведение профилактических работ заключающихся в очистке конструкции и чувствительного элемента датчика от осажденной пыли с помощью мягкой кисти.
Описание характеристик преобразования датчиков
Каждый экземпляр датчиков с выходом 4–20мА в части канала влажности имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
RН % = (Iвых - Iо) SLI где
RН % – измеряемая относительная влажность;
Iвых – выходной ток датчика мА;
Iо – начальное смещение канала измерения мА;
SLI – коэффициент преобразования по току мА%.
Стандартные коэффициенты Iон и SLI приведены в таблице 9.
Параметры канала влажности с выходом 4–20мА
Значение для диапазона 0 100%RH
Начальное смещение Iо
Коэффициент преобразования SLI
Каждый экземпляр датчиков с выходом 0 10 В в части канала влажности имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Uвых – выходное напряжение датчика В;
SLU – коэффициент преобразования по напряжению В%.
Стандартные коэффициенты SLU приведены в таблице 10.
Параметры канала влажности с выходом 0–10В
Коэффициент преобразования SLU
В таблице 11 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от измеряемой влажности для датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В:
Измеряемая влажность %RH
Выходное напряжение датчика ВА100-Н В
Размеры датчиков (в мм)
Основные технические данные и дата изготовления
Заводские номера датчиков
Количество датчиков в партии
Диапазон измерения влажности
Технические данные датчиков их устройство принцип работы схемы подключения рекомендации по эксплуатации приведены выше в «Техническом описании».
Характеристика преобразования и коэффициенты преобразования
Гарантийные обязательства
Гарантийный срок эксплуатации датчиков – 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию но не более 24 месяцев со дня изготовления при соблюдении условий хранения транспортирования монтажа и эксплуатации.
Свидетельство о приемке
предприятия-поставщика

Тех описание ТВ100-101-102.doc

Датчики температуры воздуха
серии ТВ100 ТВ101 ТВ102
с активным выходом 4–20мА 0–10В
Стандартный выход 4–20мА 0–10В (опции с выходом 0–5В и 0–1В)
Стандартные диапазоны –50 +50ºС 0 +50ºС 0 +100ºС
Герметичный приборный корпус IP65 со встроенной платой преобразования
Герметичный термозонд на основе тонкостенной нержавеющей трубки D6х03мм
Датчики температуры воздуха ТВ100 ТВ101 ТВ102 ориентированы для применения в системах климат-контроля теплиц камер проращивания грибных ферм а также в составе систем автоматизации в различных отраслях промышленности при размещении внутри и вне помещений. Отличительной особенностью датчиков серии ТВ100 является конструктивное исполнение всех составных частей датчика с защитой IP65. В конструкции датчиков используется герметичный выносной измерительной зонд на основе тонкостенной нержавеющей трубки D6х03мм. Использование специальных методов упаковки термоэлемента обеспечивает минимальное значение показателя тепловой инерции. Датчики всех модификаций имеют одинаковые характеристики но отличаются расположением термозонда и соответственно назначением см. таблицу 1.
Таблица 1. Конструктивное исполнение и назначение датчиков
Расположение термозонда
На боковой стороне корпуса
Радиального типа. Длина зонда 90мм. Базовая модификация. Крепление на плоскую поверхность или на кабеле как на гибкой подвеске.
Радиального типа. Длина зонда 45мм. Модификация с укороченным термозондом для низкопрофильных применений.
На съемной крышке корпуса
Для замкнутых объемов (камер проращивания хранения сх продукции). Длина зонда 90мм. Потолочное или настенное крепление датчика.
Для канальной сборки. Зонд переменной длины. Крепление на стенке воздуховодов систем вентиляции или камер проращивания хранения.
Обозначение датчиков и принадлежности
Сводный перечень датчиков приведен в таблице 2.
Перечень принадлежностей к датчикам поставляемых по отдельному заказу приведен в таблице 3.
Таблица 2. Сводный перечень датчиков
Обозначение датчика
хх – диапазон измерения
хх – диапазон измерения
хх – диапазон измерения ххх – длина зонда
По специальному заказу возможна поставка датчиков с выходным сигналом по напряжению с диапазоном 0–1В или 0–5В.
По специальному заказу возможна поставка датчиков с любым диапазоном из интервала –50 +100ºС (диапазон рабочих температур датчика).
Таблица 3. Принадлежности к датчикам
Краткая характеристика
Контрольные платы стандарта 4–20мА
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 4–20мА (0% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Контрольные платы стандарта 0–10В
Имитируют выходной каскад датчиков. Обеспечивают на выходе контрольные значения шкалы 0–10В (10% 20% 80%100%). Используются на этапе ввода и в процессе эксплуатации для проверки исправности датчиков регистратора кабельной сети.
Имитатор сигналов стандарта 4-20мА и 0-10В (11градаций)
Обеспечивает на выходе 11 градаций тока 4–20мА и напряжения 0–10В переключаемых синхронно. Используется для проверки параметров систем регулирования на основе датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В.
Приспособление для фиксации датчиков ТВ100 и ТВ101 на трубе
Используется для фиксации датчиков ТА100 и ТА101 на вертикальной или горизонтальной трубе. Приспособление крепится на трубе с помощью металлического хомута. Крепление датчиков на приспособление с помощью винтов М4.
Монтажный фланец для фиксации датчика ТВ102 на стенке воздуховода
Используется для фиксации датчика ТА102 на стенке воздуховода или камеры и регулирования глубины погружения датчика в контролируемый объем. Монтажный фланец крепится на стенке воздуховода или камеры с помощью 3-х саморезов.
Обозначение при заказе
При заказе указывается наименование датчика в соответствии с таблицей 2 и если необходимо комплект принадлежностей из перечня таблицы 3. Например:
Датчик ТВ100-Т-N2 (датчик радиального типа с выходом 4–20мА с диапазоном 0 +50ºС и длиной измерительного зонда 90мм);
Контрольные платы 20% и 80% шкалы 4–20мА.
Конструкция датчиков
Датчики состоят из поликарбонатного приборного корпуса с защитой IP65 со съемной крышкой и герметичного измерительного зонда на основе тонкостенной нержавеющей трубки D6х03мм. Измерительный зонд в зависимости от назначения датчика может быть расположен на боковой стороне (ТВ100) на съемной крышке (ТВ101) или в основании корпуса (ТВ102). Измерительный зонд и корпус датчика жестко соединены друг с другом. Термоэлемент расположен на расстоянии 5 8мм от свободной стороны измерительного зонда. В приборный корпус датчика встроена плата преобразования в стандартный выходной сигнал в виде тока или напряжения. На плате расположен 2-х контактный (для выхода 4–20мА) или 3-х контактный (для выхода 0–10В) клеммный соединитель для подключения выходного кабеля. Для обеспечения герметичности кабель уплотняется в кабельном вводе MG16 являющимся конструктивным элементом приборного корпуса. Основной тип крепления датчиков с помощью 2-х винтов М4 через сквозные отверстия в основании корпуса. Для монтажа датчиков могут использоваться различные приспособления см. таблицу 3 «Принадлежности к датчикам». Датчики имеют полностью герметичную конструкцию вследствие чего могут без ограничений применяться во влажных помещениях и условиях открытой атмосферы.
Технические характеристики
Напряжение источника питания для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: 30В ≥ Uпит ≥ 9В + 002А х Rн где Rн – сопротивление нагрузки
- с выходом 0–10В: 12 30В ток потребления 10мА
Потребляемая мощность: не более 06Вт
Допустимая длина кабеля для датчиков:
- с выходом 4–20 мА: до 500 метров с 2-х проводной схемой подключения
- с выходом 0–10В: до 50 метров с 3-х проводной схемой подключения
Функциональные данные канала измерения температуры:
Стандартные диапазон преобразования: –50 +50ºС 0 +50ºС 0 +100ºС
(другие диапазоны из интервала –50 +100ºС по спецзаказу)
Точность измерений: ±03ºС ±06% от текущего значения что больше
Стабильность измерений: уход не более ± 015 °С в течении 5 лет
Показатель тепловой инерции: прибл. 20сек в движущемся воздухе
Линейный выходной сигнал по току: 4–20мА 0 +50ºС
Линейный выходной сигнал по напряжению: 0–10В 0 +50ºС
Условия окружающей среды:
Температура при эксплуатации (корпус с электроникой): –50 +85ºС
Влажность при эксплуатации 0 100% отн. влажности без конденсации влаги
Температура при хранении и транспортировании: –40 +65ºС
Влажность при хранении и транспортировании: ≤ 95% отн. влажности
Габаритно-установочные размеры датчиков (см. раздел «Размеры датчиков»):
Приборный корпус датчика: ширина 50мм х длина 52мм х высота 35мм.
Измерительный зонд: длина 9045мм для ТВ100ТА101 100150200мм для ТВ102.
Диаметр кабеля уплотняемого кабельным вводом MG16: 6 10мм.
Расстояние между 2-мя крепежными отверстиями в основании корпуса: 38 х 40мм.
Приборный корпус датчика: поликарбонат светло-серый
Корпус измерительного зонда: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т серебристая
Кабельный ввод: полиамид 6.6 светло-серый
Рекомендации по монтажу
Не рекомендуется устанавливать датчики в необдуваемых замкнутых нишах т.к. в них могут образовываться застойные зоны воздуха температура в которых может значительно отличаться от средней температуры в контролируемом объеме.
Максимально допустимая рабочая температура рабочей зоны измерительного зонда датчиков серии ТВ100 может достигать 110ºС. При этом не рекомендуется превышения температуры окружающей среды в 85ºС для корпуса датчика со встроенной платой преобразования.
Крепление датчиков ТВ100 может осуществляться на плоскую поверхность через основание корпуса с помощью 2-х винтов либо на кабеле как на гибкой подвеске.
Датчики ТВ101 предназначены для настенного или потолочного крепления и могут применяться для контроля и регулирования температуры воздуха внутри замкнутых объемов например в камерах проращивания холодильных камерах складах хранения сх продукции и т.п. Размещение термозонда на съемной крышке корпуса при креплении основания корпуса на стене позволяет избежать воздействия на термоэлемент пристенных неоднородностей температуры воздуха. С помощью приспособления (см. раздел «Принадлежности») датчики ТВ100 и ТВ101 могут быть закреплены на вертикальной или на горизонтальной трубе.
Датчики серии ТВ102 предназначены для канальной сборки и размещаются на стенке воздуховода или с наружной стороны камеры проращиванияхранения. Для фиксации датчика ТВ102 и регулирования глубины погружения датчика в контролируемый объем может использоваться монтажный фланец. Фланец крепится на стенке воздуховода или камеры с помощью 3-х саморезов. Фиксация датчика осуществляется за корпус измерительного зонда с помощью винта М4.
После ввода кабеля в корпус датчика и подключения проводников кабеля к клеммам датчика необходимо уплотнить кабельный ввод и зафиксировать съемную верхнюю часть корпуса на нижней части корпуса с помощью 2-х винтов обеспечив необходимое уплотнение в месте стыка 2-х частей корпуса.
При прокладке кабелей необходимо соблюдать условия по допустимой длине соединительных проводов. Не допускается прокладка кабелей от датчиков вместе с сильноточными и силовыми кабелями сети 220В.
Схемы подключения датчиков к регистратору
Схема подключения датчиков с выходом 4–20мА:
Таблица 4. Схема подключения датчиков ТВ100 ТВ101 ТВ102 с выходом 4–20 мА
2-х проводная схема подключения.
Маркировка клемм на датчике:
«+» - напряжение питания
«–» - общий провод канала измерения
Длина линии связи датчик-регистратор до 500 метров.
Алгоритм выбора величины сопротивления нагрузки Rн приведен ниже.
Для подключения датчика с выходом 4–20мА к регистратору в разрыв общего провода токовой петли канала измерения датчика необходимо включить сопротивление нагрузки. Измерительное напряжение выделяемое относительно общей точки на сопротивлении нагрузки будет являться входным напряжением для регистратора. Выбор величины сопротивления нагрузки определяется входным диапазоном применяемого регистратора напряжением питания со стороны регистратора и допустимым минимальным напряжением непосредственно на клеммах датчика т.е. напряжением между клеммами датчика «+» и «–».
Величина напряжения канала измерения датчика со стороны регистратора и величина сопротивления нагрузки связаны следующим соотношением:
Uпит ≥ 9В + 002А Rн где
Uпит В – напряжение питания датчика со стороны регистратора;
В – минимально допустимое напряжение непосредственно на клеммах датчика;
2 А – максимальный измерительный ток от датчика;
Rн Ом – сопротивление нагрузки с которого снимается напряжение.
Внимание! Напряжение на клеммах датчика с учетом падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн и соединительных проводах при максимальном выходном токе датчика 20 мА не может быть меньше 9 В. В противном случае достоверность показаний датчика не гарантируется.
Рекомендуется следующий алгоритм выбора сопротивления нагрузки токовой петли и напряжения источника питания датчика со стороны регистратора (контроллера):
а) Из спецификации на применяемый контроллер получают данные о диапазоне входного напряжения контроллера например 0 10 В;
б) Для входного диапазона 0 10В выбирают номинал сопротивления нагрузки равный 500 Ом из расчета что при максимальном измерительном токе с датчика равном 20 мА на сопротивлении нагрузки должно падать 10 В;
в) Рассчитывают минимально допустимую величину напряжения источника питания путем сложения минимально допустимого напряжения на клеммах датчика равного 9 В и падения напряжения на сопротивлении нагрузки равного 10 В. Получают величину 19 В. В качестве источника питания датчика можно выбрать блок питания со стандартным выходом 24 В. Таблица соответствия между рядом стандартных входных диапазонов контроллеров сопротивлением нагрузки токовой петли и необходимым напряжением источника питания приведена ниже.
Примечание: некоторые типы контроллеров имеют встроенное сопротивление нагрузки в этом случае внешнего сопротивления нагрузки не требуется.
Таблица 5. Соответствие между входным диапазоном контроллера сопротивлением нагрузки токовой петли и напряжением источника питания
Входной диапазон контроллера
Необходимая величина сопротивления нагрузки токовой петли Rн
Напряжение на Rн при токе 4мА
Напряжение на Rн при токе 20мА
Диапазон изменения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн
Рекомендуемое напряжение источника питания со стороны контроллера
Напряжение на датчике при токе 20мА
Использование в датчиках стандартного 2-х проводного аналогового токового интерфейса 4 20 мА обеспечивает следующие преимущества:
Допустимая длина линии связи датчик–регистратор до 500 м;
Экономия за счет использования 2-х жильного кабеля вместо 3-х жильного;
Высокая помехоустойчивость допускается использования неэкранированного кабеля;
Автоматическая диагностика состояния «Обрыв линии связи» или «Неисправность датчика» – по отсутствию тока в цепи датчика.
Схема подключения датчиков с выходом 0–10В:
Таблица 6. Схема подключения датчиков ТВ100 ТВ101 ТВ102 с выходом 0–10В
3-х проводная схема подключения.
«В» - выход 0–10В канала измерения
«–» - общий провод питания датчика
Длина линии связи датчик-регистратор до 50 метров.
Датчик по выходу 0 10В может непосредственно подключаться к регистратору без дополнительного преобразования сигнала. Входное сопротивление используемого канала регистратора должно быть не менее 10кОм. Длина кабеля датчик–регистратор не более 50 метров. При длине кабеля до 15 метров допускается использование неэкранированного кабеля при большей длине рекомендуется использование экранированного кабеля.
Рекомендации по эксплуатации
С целью ускорения ввода в эксплуатацию поставляемых датчиков в комплект поставки по отдельному заказу могут включаться так называемые «контрольные» платы. С точки зрения нагрузочной способности они полностью имитируют выход датчика но имеют фиксированные стабильные выходные параметры: ток или напряжение в зависимости от типа выходного сигнала датчика.
Для датчиков с выходом 4–20мА используются контрольные платы с выходным током 4мА; 72мА; 168мА; 20мА. Маркировка плат и соответствие выходных токов измеряемым параметрам датчика по температуре приведены в таблице 7.
Соответствующие значения температуры
Для датчиков с выходом 0–10В используются контрольные платы с выходом 1В 2В 8В 10В. Маркировка плат и соответствие выходных напряжений контрольных плат измеряемым параметрам датчика по температуре приведены в таблице 8.
Перед вводом датчика в эксплуатацию например с выходом 4 20 мА контрольные платы с выходным током 4 мА (0% шкалы 4–20мА) и 20 мА (100% шкалы 4–20мА) последовательно подключаются вместо датчика и на регистраторе устанавливаются (записываются в память) соответствующие контрольным токам значения температуры. В результате этой процедуры для регистратора будут однозначно определены наклон и сдвиг линейной характеристики каналов измерения датчика по температуре. Контрольные платы с выходным током 72 мА (20% шкалы 4–20мА) и 168 мА (80% шкалы 4–20мА) также могут быть использованы для калибровки диапазонов измерения в регистраторе а если диапазоны установлены с помощью плат 0% и 100% то для проверки ранее установленных в регистраторе диапазонов измерения. В процессе эксплуатации контрольные платы могут использоваться для периодической проверки работоспособности или при необходимости для диагностики исправности оборудования: датчиков регистратора или кабельной сети.
Схемы подключения контрольных плат совпадают со схемами подключения соответствующих датчиков.
После установки диапазонов измерения в регистраторе датчики не требуют каких-либо дополнительных регулировок или тарировки.
При эксплуатации датчика в загрязненных помещениях например в теплицах при
наличии в воздухе пыльцы может потребоваться периодическое проведение профилактических работ заключающихся в очистке корпуса датчика и измерительного зонда от осажденной пыли с помощью мягкой кисти.
Описание характеристик преобразования датчиков
Каждый экземпляр датчиков с выходом 4–20мА в части канала температуры имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Т ºС = (Iвых - Iо) SLI где
Т ºС – измеряемая температура;
Iвых – выходной ток датчика мА;
Iо – начальное смещение канала измерения мА;
SLI – коэффициент преобразования по току мАºС.
Стандартные коэффициенты Iо и SLI приведены в таблице 9.
Параметры преобразования для датчика с выходом 4–20мА
Начальное смещение Iо
Коэффициент преобразования SLI
Каждый экземпляр датчиков с выходом 0 10 В в части канала температуры имеет стандартную тарировочную характеристику следующего типа:
Uвых – выходное напряжение датчика В;
SLU – коэффициент преобразования по напряжению ВºС.
Стандартные коэффициенты SLU приведены в таблице 10.
Параметры преобразования для датчика с выходом 0–10В
Коэффициент преобразования SLU
В таблице 11 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от измеряемой температуры для датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В и диапазоном измерения –50 50 ºС:
Измеряемая температура ºС
Выходное напряжение датчика ТВ100-Н В
В таблице 12 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от измеряемой температуры для датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В и диапазоном измерения 0 50 ºС:
Выходное напряжение датчика ТА100-Н В
В таблице 13 в численном виде представлена зависимость выходных сигналов от измеряемой температуры для датчиков с выходом 4–20мА и 0–10В и диапазоном измерения 0 100 ºС:
Размеры датчиков (в мм)
Основные технические данные и дата изготовления
Заводские номера датчиков
Количество датчиков в партии
Диапазон измерения температуры
Технические данные датчиков их устройство принцип работы схемы подключения рекомендации по эксплуатации приведены выше в «Техническом описании».
Характеристика преобразования и коэффициенты преобразования
Гарантийные обязательства
Гарантийный срок эксплуатации датчиков – 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию но не более 24 месяцев со дня изготовления при соблюдении условий хранения транспортирования монтажа и эксплуатации.
Свидетельство о приемке
предприятия-поставщика

ВНЕШНИЙ ВИД СТЕНДА.dwg

Инв. N подл. и дата Взам. инв. N
Демонстрационно-учебный комплекс
Система автоматического управления
инженерными системами помещения
ЭМУЛЯТОР Д-КА ПРОТЕЧКИ
УПРАВЛЕНИЕ РОЗЕТКАМИ

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СТЕНДА.dwg

Инв. N подл. и дата Взам. инв. N
Система автоматического
Учебно-демонстрационный стенд
управления инженерными

7. Расчет надежности.doc

Для расчёта надёжности необходимо знание наработки на отказ (или) частоты отказов всего комплекта деталей узлов применяемых в системе. В литературе эти данные весьма разнятся (иногда в 10 раз). Поэтому для расчёта возьмём одни данные которые удалось получить от фирм и заводов изготовителей а остальные по средним значениям из отечественной литературы.
Расчет будем проводит исходя из следующего:
Наработка на отказ модуля CPU BECKHOFF BC9120 составляет примерно 5 лет входных и выходных модулей также примерно 7 лет
Блоков питания 5 лет
Выбранных датчиков примерно 10 лет
Выбранных кнопок и переключателей 30000 срабатываний
В связи с тем что отказ световой индикации не приводит к отказу всего стенда в расчет ее не берем. Не берм в расчет и автоматический выключатель так как вероятность перегрузок и КЗ мала.
Частота отказа модуля CPU входных и выходных модулей:
λcpu =1(7 х 365 х 24) 16 х 10-5 1час
λвх =3(7 х 365 х 24) 49 х 10-5 1час
λвых =4(7 х 365 х 24) 65 х 10-5 1час
λт =1(7 х 365 х 24) 16 х 10-5 1час
Итого λк = λcpu + λвх + λвых + λт = 147 х 10-5 1час
Частота отказа блоков питания:
λбп =2(5 х 365 х 24) 45 х 10-5 1час
Частота отказа датчиков
λд =7(10х 365 х 24) 8 х 10-5 1час
Для расчета частоты отказов органов управления примем что стенд включаетсявыключается 4 раза в день а кнопки и переключатели – 40 раз в день.
λвк=8(30000 х 24) 11 х 10-5 1час
λкн=9 х 40(30000 х 24) 50 х 10-5 1час
Частота отказа стенда составит:
λс = λк + λбп + λд + λвк + λкн = 783 х 10-5 1час
Тогда гарантийная наработка на отказ Tгap = 1 λс = 1(783 х 10-5) = 1300 часов.
В связи с тем что данный стенд изготавливается в единичном экземпляре для повышения надёжности следует провести предварительную проверку комплектующих с целью выявления бракованных и ненадёжных элементов.
При обслуживании стенда неисправности в модуле CPU модулях входоввыходов можно обнаружить по светодиодной индикации которой снабжен каждый модуль. Наличие индикации а также использование для монтажа аппаратуры DIN-рельса позволяет сократить время на поиск и устранение неисправностей. Обычно время восстановления не превышает 1 час. В очень редких случаях (требующих анализа рабочей программы) это время может составлять 2 - 25 часа

9. БиЭП №21.doc

9. Безопасность и экологичность проекта
В данном дипломном проекте разрабатывался учебно-демонстрационный стенд «Система автоматического управления инженерными системами помещения». Основные работы велись с использованием специализированного программного комплекса TwinCAT. На протяжении всего периода работы над проектом деятельность дипломника была непосредственно связана с работой за ПЭВМ.
Наличие компьютера подразумевает воздействие на оператора ПЭВМ опасных и вредных факторов например недостаточная освещенность повышенный уровень шума психофизиологические факторы и др. Поэтому в данном разделе дипломного проекта необходимо рассмотреть работу оператора с ПЭВМ с точки зрения ее безопасности. В частности проведем подробный анализ опасных и вредных факторов действующих на разработчика и рассмотрим соблюдение правил пожарной безопасности.
Приведем характеристики рассматриваемого помещения:
План помещения представлен на рисунке 9.1
Рисунок 9.1 – План помещения
● Размеры помещения: длина 6м ширина 5м высота 3м. Общая площадь равна 30 м2. объем равен 90 м3 что соответствует СанПиН 2.2.22.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» которые устанавливают на одного рабочего площадь помещения не менее 45м2 при ПЭВМ с ЖК монитором (в помещении будут работать 6 сотрудников). ПЭВМ в исследуемом помещении питаются от одной из фаз трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380220 В с глухозаземленной нейтралью источника для этого смонтировано 10 розеток.
● В помещении в течении всего года поддерживаются нормальные значения температуры влажности воздуха скорости движения воздуха содержание пыли в воздухе не более 1 мгм3 что соответствует нормам СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
● Согласно СН 2.2.42.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки» эквивалентный уровень звука для творческой работы составляет 50дБА.
Снижение уровня шума проникающего извне достигнуто увеличением звукоизоляции ограждающих конструкций уплотнением по периметру притворов окна и двери.
● Рациональное цветовое оформление помещения направлено на улучшение санитарно-гигиенических условий труда повышение его производительности и безопасности. Стены отделаны светло-серыми пластиковыми панелями на 1 м от уровня пола далее до потолка оклеены светлыми обоями. Потолок отделан навесными панелями белого цвета. Пол покрашен светло-коричневой краской. Цветовое оформление выполнено с учетом рекомендаций СН 181-170 «Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производсттвенных зданий промышленных предприятий».
● В помещении находится два окна. Для устранения засветки экрана монитора на оконных проемах расположены регулируемые устройства типа жалюзи. Они являются матовыми и имеют светло-серый цвет.
● Искусственное освещение в помещении осуществляется системой общего равномерного освещения. Источник света – 6 светильников с зеркальными параболическими решетками укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами каждый из которых состоит из четырех ламп дневного света мощностью 20 Вт. Высота подвеса светильников равна 3м а расстояние между светильниками – 1 м.
● В помещении установлено 6 компьютера мониторы с диагональю 17 дюймов на основе ЖК. Корпус системного блока монитор клавиатура имеют матовую поверхность черного цвета и не имеют блестящих деталей способных создавать блики. Допустимые параметры монитора регламентируются СанПиН 2.2.22.4.1340–03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
● Столы установленные в помещении имеет рабочую поверхность размерами 1500 мм на 800 мм высота 750 мм. Поверхность стола имеет матовые цвета натуральной древесины. Стулья обеспечивает поддержание оптимальной рабочей позы с учетом роста пользователя его конструкция обеспечивает возможность изменения позы пользователя с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения утомления.
Организация и оборудование рабочего места соответствует требованиям приведенным в ГОСТ Р 50923-96 «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения».
В соответствии с принятыми нормами в данном помещении обеспечивается необходимый микроклимат минимальный уровень шума создано удобное и правильное с точки зрения эргономики рабочее место соблюдены требования технической эстетики и требования к ПЭВМ. Для большей производительности труда и меньшей утомляемости рекомендовано проводить перерывы в работе. В целом работающему обеспечены комфорт и благоприятные условия труда.
1 Анализ опасных и вредных факторов действующих на пользователей системы при работе с ПЭВМ
В процессе трудовой деятельности оператор ПЭВМ сталкивается с рядом опасных и вредных факторов. Согласно ГОСТ 12.0.003-74* «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на: физические химические психофизиологические и биологические.
При работе с ПЭВМ на разработчика в той или иной степени могут воздействовать следующие физические факторы: повышенный уровень электромагнитного поля пониженная или повышенная влажность и температура воздуха чрезмерная или недостаточная освещенность рабочего места повышенный уровень шума опасность поражения электрическим током превышение коэффициента пульсации освещенности повышенная отраженная блесткость пожар.
К химическим вредным факторам относятся например повышенные концентрации вредных веществ (формальдегид фенол двуокись углерода и другие) в воздухе рабочей зоны что обусловлено содержанием этих веществ в полимерных и синтетических материалах используемых для изготовления мебели отделки интерьера. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентированы ГН 2.2.5.009-94 «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
Психофизиологические факторы воздействующие на разработчика приводят к физическим и нервно-психическим перегрузкам.
К биологическим опасным и вредным производственным факторам относится например повышенное содержание бактерий и вирусов в воздухе в рабочем помещении.
Охарактеризуем основные опасные и вредные факторы более подробно.
1.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи которое может воздействовать на человека
На рабочем месте инженера-программиста существует опасность поражения электрическим током. При этом электрический ток производит термическое электролитическое и биологическое воздействие на организм человека. Действие электрического тока может приводить к местным электротравмам и электрическим ударам. Основными причинами электротравм при работе с ПЭВМ являются случайные прикосновения человека к токоведущим частям находящимся под напряжением и прикосновение к металлическим нетоковедущим частям (корпусу элементам) которые могут оказаться под напряжением случайно при повреждении изоляции.
Все помещения согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ - 07) делятся по степени поражения людей электрическим током на: помещения без повышенной опасности помещения с повышенной опасностью и особо опасные. Рассматриваемое помещение относится к помещениям без повышенной опасности так как в нем отсутствуют признаки помещений с повышенной опасностью и особо опасных помещений.
ПЭВМ на исследуемом рабочем месте питается от одной из фаз трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380220 В с глухозаземленной нейтралью источника. В такой сети в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79* ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» основной мерой защиты от поражения электрическим током является применение двойной и усиленной изоляции защитного зануления. Кроме того следует использовать сетевые розетки имеющие зануленный контакт с глухозаземленной нейтралью(евророзетки) и евровилки.
Применяемые меры и средства электробезопасности должны обеспечивать выполнение требований ГОСТ 12.1.038-82* «Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов» определяющих предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока протекающего через тело человека которые при нормальном (неаварийном) режиме работы в сети переменного тока частотой 50 Гц и времени воздействия не более 10 минут в сутки составляют Uпд= 2В и Iпд=0.3 мА соответственно. При аварийном режиме бытовых приборов и электроустановок напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали предельно допустимые значения UПД и IПД зависят от времени воздействия электрического тока и не должны превышать значений приведенных в таблице 1. Аварийный режим означает что электроустановка неисправна и могут возникнуть опасные ситуации приводящие к электротравмам.
Таблица 9.1.1 – Зависимость UПД и IПД от времени.
Продолжительность действия электрического тока с
1.2 Повышенный уровень шума
Шум на рабочем месте может оказывать вредное влияние на организм человека поэтому необходимо уделять внимание борьбе с шумом. При длительном воздействии шума у человека снижается острота слуха повышается артериальное давление ослабевает внимание ухудшается память.
Для наиболее типичных видов трудовой деятельности установлены предельно допустимые уровни звука. Например для руководящей работы научной деятельности конструирования и проектирования программирования уровень звука на рабочем месте не должен превышать 50 дБА (СН 2.2.42.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки»).
Снизить уровень шума в помещениях с ПЭВМ можно использованием для отделки помещений звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц а также при помощи ослабления шума источника (применение новых поколений принтеров компьютеров).
1.3 Неудовлетворительные условия зрительной работы
Освещение играет важную роль для человека в зависимости от различного освещения и сочетания цветов можно стимулировать повышение или снижение активности человека. Недостаточное освещение рабочей зоны приводит к быстрой утомляемости снижению производительности труда и заболеваниям органов зрения.
Согласно СанПиН 2.2.22.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» помещения с ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 15%.
Искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения и в помещении должны выполняться следующие требования:
следует ограничить прямую блескость от источников освещения при этом яркость светящихся поверхностей (окна светильники) должна быть не более 200 кдм2 ;
яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кдм2 и яркость потолка при применении системы отраженного освещения не должна превышать 200 кдм2 ;
для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками укомплектованными высокочастотными пускорегулирующими аппаратами;
общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников расположенных преимущественно слева параллельно линии зрения пользователей. Величина освещенности по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» составляет 300 лк;
величина коэффициента пульсации освещенности не должна превышать 5 %.
Освещение исследуемого помещения и оборудования находящегося в нем мягкое без блеска окраска интерьера спокойная для визуального восприятия все это создает благоприятные условия труда.
1.4 Неудовлетворительные микроклиматические параметры
Большое значение имеет создание в рабочей зоне благоприятного микроклимата. Микроклимат производственных помещений – это климат внутренней среды этих помещений который определяется совокупностью таких параметров действующих на организм человека как температура влажность скорость движения воздуха атмосферное давление интенсивность излучения нагретых поверхностей.
В данном рабочем помещении работа за ПЭВМ является основной и относится к категории работ 1а (работы производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением). Поэтому согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» для данной категории работ в рабочем помещении должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата (Таблица 9.1.4).
Таблица 9.1.4 - Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений
Температура воздуха °C не более
Относительная влажность%
Скорость движения воздуха мс
Для повышения влажности следует применять увлажнители воздуха заправляемые дистиллированной или прокипяченной водой. Помещение с ПЭВМ необходимо проветривать перед началом и после работы. Хорошим способом поддержания заданных параметров микроклимата является кондиционирование воздуха позволяющее производить также очистку воздуха от вредных веществ и создавать небольшое избыточное давление для исключения поступления неочищенного воздуха в помещение с ПЭВМ.
Для создания оптимальных микроклиматических условий помещение следует оборудовать системами отопления вентиляции и кондиционирования удовлетворяющих СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование».
1.5 Психофизиологические перегрузки пользователя и их последствия
Психофизиологические факторы воздействующие на пользователя приводят к его физическим и нервно-психическим перегрузкам (умственное перенапряжение перенапряжение анализатором монотонность труда эмоциональные и информационные перегрузки). Характерной при работе с ПЭВМ является такая физическая перегрузка как длительное статическое напряжение мышц пользователя. Оно обусловлено вынужденным продолжительным сидением в одной и той же рабочей позе часто неудобной; необходимостью постоянного наблюдения за экраном (напрягаются мышцы шеи ухудшается мозговое кровообращение) набором большого количества знаков за рабочую смену (это приводит к статическому перенапряжению мышц плечевого пояса и рук). При этом возникает также локальная динамическая перегрузка пальцев и кистей рук.
Нервно-психические перегрузки являются следствием информационного взаимодействия в системе «пользователь - ПЭВМ». Они обусловлены неудовлетворительными условиями зрительного восприятия информации (изображения) несогласованностью параметров информационных технологий с психофизиологическими возможностями человека необходимостью постоянного наблюдения за информационными символами быстрого анализа динамично меняющейся информации принятия на его основе адекватных решений и реализации соответствующих корректирующих воздействий. К основным нервно-психическим перегрузкам человека работающего с ПЭВМ относятся: повышенные зрительные напряжения; умственные и нервно-эмоциональные перегрузки длительная концентрация внимания; монотонность труда. Ослабить влияние данных факторов можно соблюдая правильный режим труда и отдыха а также благоприятное воздействие будут оказывать физкультминутки.
Организация рабочего места должна соответствовать СанПин 2.2.22.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»
2 Трудоохранный анализ информационной технологии и ее оздоровление
Планировка и организация рабочего места должна основываться на учёте антропометрических и психофизиологических данных людей. Рабочее место должно соответствовать требованиям СанПиН 2.2.2.2.4 1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы» и ГОСТ Р 50923-96. «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения».
Рекомендуется использовать рабочий стол регулируемый по высоте в пределах 680760 мм. Высота регулируемого стола принимается равной 720мм. Столешница выполняется размером 1600900 мм. Должно быть обеспечено пространство для ног высотой 600 мм шириной 500 мм и глубиной 650 мм. Ширина сиденья не должна быть меньше 400 мм а глубина - 380мм.
Органы ручного управления индикации и клавиатуру следует располагать так чтобы оператору не приходилось скрещивать или менять руки удобно было считывать показания индикаторов и пользоваться одновременно органами управления. Наиболее часто используемые и аварийные органы управления и индикации размещаются в зонах наибольшей доступности и обзора.
Очень часто используемые средства требующие точного и быстрого считывания располагаются в зоне ±15° от нормальной линии взгляда и ±15° от сагиттальной плоскости часто используемые средства но требующие менее точного и быстрого считывания – в зоне ±30° редко используемые средства – в зоне ±60°.
Для организации эффективной работы на ПЭВМ рабочее место разработчика оборудовано с точки зрения выполнения гигиенических и эргономических требований установленных СанПиН 2.2.2.2.4 1340-03» Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы».
ПЭВМ удовлетворяет следующим требованиям ГОСТ Р 50948-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности» и ГОСТ Р 50949-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерения и оценки эргономических параметров и параметров безопасности»:
экран монитора ПЭВМ расположен на расстоянии 700 мм от глаз разработчика;
клавиатура расположена на расстоянии 150 мм от края стола обращенного к разработчику;
корпус ПЭВМ клавиатура и другие блоки имеют матовую поверхность имеют матовую поверхность с коэффициентом отражения 04-05 и не имеют блестящих деталей способных создавать блики.
3 Обеспечение пожарной безопасности при эксплуатации проектируемого объекта
Пожаром называют неконтролируемое горение во времени и пространстве наносящее материальный ущерб и создающее угрозу жизни и здоровью людей.
В анализируемом помещении возгорание может произойти по следующим причинам:
неисправное электрооборудование неисправности в электропроводке электрических розетках и выключателях;
неисправные электроприборы;
короткое замыкание в электропроводке;
отсутствие защиты от перенапряжения в сети от перегрузок по току;
неправильный выбор номинальных токов защиты;
отсутствие тепловой защиты;
несоблюдение требований пожарной безопасности курение в рабочем помещении.
В современных ПЭВМ плотность размещения элементов электронных схем очень велика. В непосредственной близости друг от друга располагаются различные элементы соединительные провода коммутационные кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. Все это может вызвать оплавление изоляции соединительных проводов их оголение и как следствие короткое замыкание.
Для отвода избыточной теплоты от ПЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако мощные разветвленные постоянно действующие системы вентиляции и кондиционирования представляют дополнительную пожарную опасность так как с одной стороны они обеспечивают подачу кислорода-окислителя во все помещения а с другой - при возникновении пожара быстро распространяют огонь и продукты горения по всем помещениям и устройствам с которыми связаны воздуховодами.
Напряжение к ПЭВМ подается по силовым электрическим сетям которые представляют особую пожарную опасность.
Эксплуатация ПЭВМ связана с необходимостью проведения обслуживающих ремонтных и профилактических работ в специально оборудованных помещениях. При этом используют различные смазочные вещества легковоспламеняющиеся жидкости прокладывают временные электропроводки ведут пайку и чистку отдельных узлов и деталей. Возникает дополнительная пожарная опасность требующая принятия соответствующих мер пожарной профилактики.
Помещения с ПЭВМ имеют пожарную нагрузку в виде твердых горючих и трудногорючих материалов (конструктивные элементы помещения полы и их покрытия двери мебель бумага и др.).
Для соблюдения пожарной безопасности предусмотрен ряд мер пожарной профилактики (комплекс мероприятий направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий). В частности предусмотрены:
эксплуатационные мероприятия включающие своевременные профилактические осмотры ремонты и испытания технологического оборудования и прочей техники;
режимные мероприятия запрещающие курение в неустановленных местах.
В случае возникновения пожара необходимо приступить к тушению его очага с помощью имеющихся средств пожаротушения.
Помещение должно удовлетворять требованиям по предотвращению и тушению пожара ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»:
материалы применяемые в рабочем помещении для ограждающих конструкций должны быть огнестойкими;
двери оборудуются в притворах уплотнителями чтобы не допустить задымления отдельных помещений.
в случае возникновения пожара система вентиляции должна автоматически отключиться.
В рабочем помещении предусматриваем:
размещение углекислотных огнетушителей. В данном помещении углекислотный огнетушитель ОУ-5(в процессе эксплуатации необходимо выполнить требования НПБ 166-97 «Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации») так как он предназначен для тушения загораний в электроустановках под напряжением до 1000 В и обеспечивают лучшее сохранение материальных ценностей;
в качестве вспомогательного средства тушения может использоваться гидрант расположенный в коридоре;
для непрерывного контроля помещения и всего здания необходимо установить пожарную сигнализацию. Согласно НПБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» для данного помещения с ПЭВМ предусматриваем размещение извещателей теплового типа ИП103 в количестве восьми штук (из расчета 1 датчик на 4 м2 ; S=30 м2);
знаки обозначения мест выхода при эвакуации оформлены в соответствии с документом Нормы пожарной безопасности «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях» (НПБ 104-03);
системы оповещения установлены в соответствии с документом Нормы пожарной безопасности «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» (НПБ 88-2001);
должен быть план эвакуации людей при пожаре (Рисунок 9.3)
Рисунок 9.3 - План эвакуации.
4 Экологичность проекта
Процесс сборки учебно-демонстрационного теста и его программирование не оказывает разрушительного влияния на экологию окружающей среды и не требует дополнительных мероприятий по ее оздоровлению.

речь.doc

Здравствуйте уважаемая Государственная аттестационная комиссия!!!
В настоящее время стала очень актуальна проблема разработки проектирования и создания «умных» зданий.
Умные здания помогают более эффективнее и экономичнее использовать энергетические ресурсы (газ электроэнергия) воду.
Интеллектуальные здания делают нашу жизнь комфортнее безопаснее.
Сейчас иметь умный дом – это модно и престижно.
Автоматика «умного» дома выполняет множество разнообразных функций таких как управление освещением отоплением водоснабжением вентиляцией и климатом управление системой безопасности и сигнализации управление системой визуализированного и удаленного управления. Это только часть функций которые может выполнять «умный» дом функциональность его ограничивается только фантазией разработчиков и финансовыми возможностями заказчика в общем «умный» дом – дорогое удовольствие и далеко не каждый может позволить себе жить в таком доме.
Целью данного проекта является разработка учебно-демонстрационного стенда «Система автоматического управления инженерными системами помещения» который демонстрирует часть функциональности «умного» дома а именно: управление освещением защитой бытовых электробытовых приборов системой безопасности а также осуществляет мониторинг параметров окружающей среды (освещенность температура влажность).
Стенд дает возможность управления либо непосредственно с панели управления либо с виртуальной консоли программы визуализации.
По условию задания учебно-демонстрационный стенд проектируется на основе промышленного контроллера на основе модуля CPU BECKHOFF BC9120.
Предпосылки создания учебно-демонстрационного стенда:
появлением на российском рынке новых промышленных контроллеров и новых программных продуктов для их программирования в связи с этим возникла потребность в обучении квалифицированных специалистов для работы с новыми контроллерами и программным обеспечением;
возрастающая актуальностью «умных» домов и интеллектуальных зданий в России.
Разработка учебно-демонстрационного стенда преследует несколько целей:
Повысить уровень и качество образования;
Научить студентов работать с промышленными контроллерами BECKHOFF а также с программным обеспечением для их программирования Tw
Помочь освоить языки программирования стандарта МЭК 61131-3;
Продемонстрировать возможности контроллеров и работу автоматики в действии;
Привлечь и заинтересовать студентов в процессе обучения.
Исходя из поставленного на дипломный проект задания была разработана структурная схема
Для подключения органов управления (кнопок и переключателей) потребовалось 10 дискретных входов
Для подключения герконов и датчиков движения потребовалось 4 дискретных входа
Для подключения датчиков температуры влажности и освещенности потребовалось 3 аналоговых входа
Для вывода индикации потребовалось 6 дискретных выходов и 4 релейных
Для плавного управлением яркостью ламп потребовалось 2 выходных диммерных выхода
Исходя из структурной схемы была выбрана элементная база:
Модуль CPU BECKHOFF BC9120
8-канальных модуля дискретных входов KL1408
-канальный модуль аналоговых входов KL3456 (16 бит)
-канальный модуль дискретных выходов KL2408
-канальный модуль релейных выходов KL2604
модуля диммерных выходов KL2751 (12 бит)
Терминальный модуль KL9010
Импульсный блок питания ABL8REM24050 фирмы Schneider Electric
Импульсный блок питания ABL 7RM1202 фирмы Schneider Electric
Извещатели охранные точечные магнитоконтактные ИО 102-29 "ЭСТЕТ" – герконы
датчики видимого света серии ОС100М фирмы Agrosensor
датчики температуры серии ТА100 фирмы Agrosensor
датчики влажности воздуха серии ТА100 фирмы Agrosensor
И была разработана принципиальная электрическая схема предназначенная для реализации заданных функций управления и для обеспечения необходимыми напряжениями всех исполнительных механизмов датчиков и т.д
Разработана конструкция стенда общий вид стенда предствлен на слайде
X1 – разъём для шнура питания (220В)
QF1 – автоматический выключатель предназначен для защиты автоматики стенда от бросков тока и КЗ
S1 – двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения питания стенда
SQ1 SQ2 – датчики движения
SQ3 – геркон на имитации окна
SQ4 – геркон на имитации двери
SQ5 – датчик освещенности
SQ6 – датчик температуры
SQ7 – датчик влажности
HL1 – индикация включения стенда
HL2 – индикация включения запорного “электроклапана”
HL3 – индикация срабатывания геркона “окна”
HL4 – индикация срабатывания геркона “двери”
HL5 – индикация срабатывания “датчика протечки воды”
HL6 – индикация режима работы стенда “нормаохрана”
HL7 – индикация “тревоги”
HL8 – лампа 1 (освещение “комнаты 2-го этажа”)
HL9 – лампа 2 (освещение “комнаты 2-го этажа”)
HL10 – индикация напряжения на “розетка 1”
HL11 – индикация напряжения на “розетка 2”
HL12 – лампа 3 (освещение “комнаты 1-го этажа”)
HL13 – лампа 4 (освещение “комнаты 1-го этажа”)
SA1 – трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности (HL12 HL12+HL13HL13)
SB1 – кнопка без фиксации “Ярче” (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SB2 – кнопка без фиксации “Темнее” (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SA2 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1 (HL8)
SA3 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2 (HL9)
SA4 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на “розетка 1” (HL10)
SA5 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на “розетка 2” (HL11)
SA6 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда
SA7 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания “датчика протечки воды”
Для программирования контроллера использовалась программа TwinCAT PLC фирмы BECKHOFF. Управляющая программа написана на CFC – непрерывные функциональные схемы. Фрагмент представлен на слайде.
Программа предусматривает 2 режима работы – нормаохрана
вида управления – ручноепрограммное
типа управления – непосредственно со стенда или с консоли программы визуализации
Управление режимами работы ламп освещения
Лампа 1 включаетсявыключается переключателем SA2
Лампа 2 включаетсявыключается переключателем SA3
Яркость ламп 3 и 4 регулируется кнопками SB1 (Ярче) и SB2 (Темнее). При длительном нажатии кнопки SB1 (более 2 сек.) – мощность ламп будет увеличиваться; при однократном быстром нажатии (менее 2 сек.) кнопки SB1 лампы включаются на мощность пропорциональную освещенности; при однократном быстром нажатии (менее 2 сек.) кнопки SB2 лампы выключаются а при длительном нажатии (более 2 сек.) – мощность ламп начнет плавно уменьшаться.
Если после включения ламп пользователь не производит корректировку яркости то мощность ламп поддерживается пропорциональной освещенности. При этом с помощью трехпозиционного переключателя можно SA1 можно выбрать яркость каких ламп регулировать в данный момент (только лампа 3 лампа 3 и лампа 4 только лампа 4)
Программное управление:
Лампа 1 и лампа 2 включаются при срабатывании датчика движения SQ1 и при условии того что освещенность достигла нижней границы (задается пользователем в программе визуализации на ПК).
Лампа 3 и лампа 4 включаются при срабатывании датчика движения SQ2 и их яркость устанавливается пропорционально освещенности Соответственно чем меньше освещенность тем ярче должны гореть лампы 3 и 4.
При переводе САУ в режим «Охрана» имитируется присутствие человека в “помещении”. В случайном порядке на разные промежутки времени включаются лампы 1234 при условии того что освещенность достигла нижней границы лампы 3 и 4 включаются на 50% своей мощности.
Отображение климатических параметров в помещении
На экран персонального компьютера выводится информация о температуре (SQ6) и влажности (SQ7) в «помещении».
Защита бытовых приборов в помещении
Розетка 1 включаетсявыключается переключателем SA4 при условии что не сработал «датчик протечки» (эмулятор SA7)
Розетка 2 включаетсявыключается переключателем SA5 при условии что не сработал «датчик протечки» (эмулятор SA7)
Розетка 1 и розетка 2 выключаются при срабатывании «датчика протечки» (включение SA7). При включении SA7 загорается также индикатор «Тревога» (HL7) и «закрывается электроклапан». Розетки включаются снова ТОЛЬКО вручную (из программы визуализации на ПК) при условии что SA7 выключен. Тогда гаснет и HL7.
При переводе САУ в режим «Охрана» выключаются обе розетки и “закрывается электроклапан” (индикатор HL2 гаснет). При срабатывании “датчика протечки” (включение SA7) загорается индикатор «Тревога» (HL7) который отключается только вручную из программы визуализации на ПК.
Охранная сигнализация в помещении
В режиме “норма” не происходит никаких действий со стороны программы охранной сигнализации
При переводе САУ в режим «Охрана» ПЛК анализирует состояние датчиков движения (SQ1 и SQ2) а также состояние герконов (SQ3 и SQ4). При срабатывании любого из этих датчиков включается индикатор «Тревога» (HL7) отключить который возможно только из программы визуализации на ПК. При этом когда герконы SQ3 и SQ4 замкнуты (“проникновения” нет) то горят соответствующие им индикаторы герконов (HL3 и HL4). При срабатывании геркона соответствующий индикатор гаснет.
Если в режиме «Охрана» сработает любой из датчиков движения или любой из герконов или будет включен любой их эмулятор то лампы начнут мигать создавая неблагоприятные условие для грабителей и включится индикатор «Тревога» (HL7) .
Программа визуализации
Все переключатели и кнопки находящиеся на передней панели управления стендом дублируются одноименными кнопками в программе визуализации .
В программе добавлены кнопки для переключения вида управления – ручноепрограммная – кнопка «PROG» и для переключения работа со стендаработа из программы визуализации добавлена кнопка «STAND».
В программе визуализации добавлены следующие эмуляторы:
датчиков движения SQ1 и SQ2 которые работаю по схеме ИЛИ с физическими датчиками и не блокируются как при работе со стенда так и при работе из программы визуализации.
эмуляторы герконов SQ3 и SQ4 которые также как работаю по схеме ИЛИ с физическими герконами и тоже не блокируются как при работе со стенда так и при работе из программы визуализации.
эмулятор датчика освещенности в виде шкалы и кнопок «+» и «-» этот эмулятор работает только из программы визуализации при работе со стенда данные снимаются с физического датчика освещенности. А кнопки блокируются.
В завершении дипломного проекта была рассчитана экономическая часть (общая стоимость стенда примерно 134тыс р) и меры по обеспечению бжд
Итогом проделанной работы стал учебно-демонстрационый стенд который предназначается для проведения лабораторных работ

1. Введение.doc

В настоящее время стала очень актуальна проблема разработки проектирования и создания «умных» зданий. Умные здания помогают более эффективнее и экономичнее использовать энергетические ресурсы (газ электроэнергия) воду. Интеллектуальные здания делают нашу жизнь комфортнее безопаснее потому что сейчас иметь умный дом – это престижно.
Автоматика «умного» дома выполняет множество разнообразных функций таких как управление освещением отоплением водоснабжением вентиляцией и климатом управление системой безопасности и сигнализации управление системой визуализированного и удаленного управления. В последнее время становятся популярными так называемые «Мультирумы» - системы распределения видео- и аудиосигнала по помещению которые управляются с одно дистанционного пульта. Это только часть функций которые может выполнять «умный» дом функциональность его ограничивается только фантазией разработчиков и финансовыми возможностями заказчика в общем «умный» дом – дорогое удовольствие и далеко не каждый может позволить себе жить в таком доме.
В дипломном проекте разрабатывается учебно-демонстрационный стенд «Система автоматического управления инженерными системами помещения» который демонстрирует часть функциональности «умного» дома а именно: управление освещением защитой бытовых электробытовых приборов системой безопасности а также осуществляет мониторинг параметров окружающей среды (освещенность температура влажность).
Стенд дает возможность управления либо непосредственно с панели управления либо с виртуальной консоли программы визуализации.
По условию задания учебно-демонстрационный стенд проектируется на основе промышленного контроллера на основе модуля CPU BECKHOFF BC9120.
При проектировании стенда решались следующие задачи:
Техническая - проектирование структурной и принципиальной электрической схемы стенда разработка конструкции и компоновки стенда подбор необходимой элементной базы расчет потребления электрической энергии расчет надежности и разработка управляющей программы для контроллера а также отладка и тестировании работы программы.
Экономическая – расчет стоимости стенда составление временного плана-графика работ.
Основой данного стенда является контроллер который представляет собой ЭВМ специализированную под задачи управления промышленными объектами. Блочно модульная конструкция позволят создавать систему управления для конкретного объекта с минимальными затратами. Данная конструкция позволяет иметь в своем составе необходимые резервы аппаратных и программных средств что в дальнейшем позволит при необходимости произвести модернизацию стенда. Также такая конструкция с помощью дополнительных модулей расширения позволяет создать распределенную систему с расстоянием между контроллерами или устройствами сопряжения до 100м и общей протяженностью до 2км что немаловажно как для разработки большого интеллектуального здания так и вообще любой распределенной автоматической системы. Контроллер состоит из: центрального процессора который является основой всего устройства для программирования CPU используется специализированное программное обеспечение BECKHOFF Tw для связи котроллера с управляемыми объектами в его состав входят входные и выходные модули. Входные модулю служат для принятия сигналов от управляемого объекта в дипломном проекте применяется два вида входных модулей – аналоговые и дискретные. Аналоговые служат для принятия сигналов в виде ток 4-20мА 0-20мА или напряжения 0-10В от аналоговых датчиков и ввода их в контроллер с 16-ти битным разрешением в программе аналоговый сигнал – двоичное слово заданной длины. Дискретные модули получают сигналы с оборудования (датчики кнопки и т.д.) в виде напряжения 24U DC - «1» или «0» - OV или 12U DC - «1» или «0» - OV. Сигналы входного модуля для рабочей программы являются отдельными битами имеющими определённый адрес. Выходные модули дискретных сигналов предназначены для выдачи на исполнительные устройства соответствующих напряжений для их работы согласно рабочей программы.
В данном диплом проекте использовались 3 вида выходных модулей. Дискретные выходные модули служат для выдачи напряжения 24 DC на ток 30мА на канал. Релейные выходы служат для подключения служат для непосредственного подключения устройств с большим потреблением энергии так как могут коммутировать напряжение ~230В с током 16А. Выходные модули диммеры предназначены для плавного регулирования мощности подаваемой на устройство преобразует 12-ти битную программную переменную в мощность выдаваемую на выходе. Сигналы для выходных модулей в программе адресуются аналогично сигналам с входных модулей (более подробное описание модуля CPU входныхвыходных модулей и блоков питания см. в разделе 3.Выбор элементарной базы системы управления).

Задание на дипломный проект.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рязанский государственный радиотехнический университет
на дипломное проектирование
Студенту гр. 538 Бондаренко Константину Евгеньевичу
Тема Система автоматического управления инженерными системами помещения
Срок сдачи студентом законченного проекта 1 июня
Руководитель проекта Нестеров Андрей Викторович ассистент кафедры АИТП ГОУВПО “РГРТУ”
(фамилия имя отчество полностью место работы должность)
Исходные данные к проекту
Установка: учебно-демонстрационный стенд. Управление: промышленный контроллер на основе CPU Beckhoff BC9120. Режимы работы: автоматический режим и ручной. Визуализация на ПК. Функции: демонстрация возможностей управления освещением защиты электроприборов сигнализации и охраны контроля температуры воздуха выполнения сценариев.
Содержание расчетно-пояснительной записки (технико-экономическое обоснование темы расчетная экспериментальная экономическая часть и др. с расшифровкой задания по каждой части)
Технико - экономическое обоснование темы
Выбор элементной базы системы управления
1. Выбор входных модулей
2. Выбор выходных модулей
3. Выбор источника питания
Разработка принципиальной схемы САУ инженерными системами помещения
Разработка программы управления САУ инженерными системами помещения
1.Структура контроллера на основе BC9120
2. Структура среды программирования
3. Описание языка программирования
4. Описание работы САУ инженерными системами помещения
5. Программа управления САУ инженерными системами помещения
6. Программа визуализации САУ инженерными системами помещения
Описание конструкции САУ инженерными системами помещения (учебно-демонстрационный стенд)
1. Конструкция учебно-демонстрационного стенд
1 Составление плана-графика на разработку
2 Составление сметы затрат на разработку
2.1 Материальные затраты
2.2 Затраты на оплату труда
2.3 Обязательные отчисления во внебюджетные фонды
2.4 Амортизация основных фондов
Безопасность и экологичность проекта
1. Анализ вредных и опасных факторов
1.1. Повышенное значение напряжения в электрической цепи которое может воздействовать на человека
1.2. Повышенный уровень шума
1.3. Неудовлетворительные условия зрительной работы
1.4. Неудовлетворительные микроклиматические параметры
1.5. Психофизиологические перегрузки пользователя и их последствия
2. Трудоохранный анализ информационной технологии и ее оздоровление
3. Обеспечение пожарной безопасности при эксплуатации проектируемого объекта
4. Экологичность проекта
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
Схема структурная системы автоматического управления инженерными системами помещения
Схема электрическая принципиальная системы автоматического управления и инженерными системами помещения
Внешний вид учебно-демонстрационного стенда
Экран программы визуализации системы автоматического управления инженерными_системами помещения
Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта)
Консультант от кафедры
Консультант по экономическому разделу
Консультант по безопасности и экологичности проекта
Примечание: 1. Задание прилагается к законченному проекту и вместе с проектом
На основании задания студент совместно с руководителем составляет календарный график работы над проектом на весь период проектирования.
Специальность 220301
Заведующий кафедрой
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ
«Система автоматического управления инженерными системами помещения»
Руководитель проекта
Консультант по безопасности
и экологичности проекта
( Голованчикова Л. М.)

11. Литература.doc

И. В. Петров «Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования». Москва. СОЛОН-Пресс. 2004 г.
Э. Парр «Программируемые контроллеры. Руководство инженера» перевод с английского. Москва. БИНОМ. 2007 г.
Руководство пользователя по программированию ПЛК в CoDeSys 2.3 (Русская версия «Smart Software Solutions GmbH».). ПК Пролог. 2006 г.
Справочная система TWINCAT BECKHOFF (Русская версия). BECKHOFF 2010 г.
Каталог «Обзор продукции BECKHOFF» (Русская версия). Москва.2009 г.
Каталог «Блоки питания и трансформаторы Schneider-Electric» (Русская версия). Москва. 2009 г.
Методические указания для дипломников № 3860 «БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА». РГРТУ. Рязань. 2006 г.
Методические указания № 4005 «ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ». РГРТУ. Рязань. 2007 г.
В.А. Лашин конспект лекций по дисциплине «МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ». РГРТУ. Рязань 2007
ГОСТ Р 50923-96 «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения».
ГОСТ 12.0.003-74* «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»
ГОСТ 12.1.038-82* «Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов»
ГОСТ Р 50948-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности»
ГОСТ Р 50949-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерения и оценки эргономических параметров и параметров безопасности»:
ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»
СанПиН 2.2.22.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»
СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»
СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»
СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование».
ГН 2.2.5.009-94 «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
СН 2.2.42.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки»
СН 181-170 «Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий».
НПБ 166-97 «Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации»
НПБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования»
НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях»

8. Экономическая часть.doc

8. Экономическая часть
1 Составление плана-графика на разработку
План выполнения проектирования сведен в таблицу 8.1 и представлен в виде ленточного графика на рисунке 8.1
Таблица 8.1 – План выполнения проектирования
Продолжительность выполнения дни
Разработка и согласование задания на проект
Руководитель и дипломник
Проектирование принципиальной электрической схемы стенда
Подбор управляющего котроллера выбор элементов и материалов
Подбор и изучение материалов
Создание управляющей программы для контроллера
Создание программы визуализации
Тестирование программы визуализации и управляющей программы
Сопряжение программы и контроллера
Настройка и тестирование стенда
Безопасность и экологичность проекта
Оформление графического материала
Оформление отчетной документации
Продолжитель-ность выполнения дни
Продолжительность дни =>
работы выполняемые руководителем и дипломником
работы выполняемые руководителем
работы выполняемые дипломником
Рисунок 8.1 - Плановый ленточный график проектирования
Общее время работы над проектом составляет 95 дней ЭВМ не использовалась только на этапах 1410 – 13 дней. Общее время использования ЭВМ – 82 дня.
2 Составление сметы затрат на разработку
Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе производства продукции (работ услуг) природных ресурсов сырья материалов топлива энергии основных фондов трудовых ресурсов а также других затрат на её производство и реализацию.
Перечень затрат включаемых в себестоимость продукции (работ услуг) определяется главой 25 НК РФ согласно которой эти затраты группируются в соответствии с их экономическим содержанием по следующим элементам:
- материальные затраты (за вычетом стоимости возвратных отходов);
- затраты на оплату труда;
- обязательные отчисления во внебюджетные фонды;
- амортизация основных фондов;
Расчет сметы затрат будет производиться условно.
2.1 Материальные затраты
К данной статье относятся затраты на материалы и комплектующие для стенда а также затраты на инструменты и материалы использованные при разработке и сборке стенда.
Таблица 8.2.1.1 – Перечень цен на комплектующие и материалы для стенда (Цены с учетом НДС)
Перекл. на 2 положения с фикс (зелен.) 1НО LED 220В 22 XB5AK123M5
Стандартный блок-контакт НО ZBE101
Автомат. выключатель 10А GV2P14
Блок питания 5А ABL8REM24050
Блок питания 19А ABL7RM1202
Лампа 24В (зеленая) 22 XB5AVB3
Лампа 24В (красная) 22 XB5AVB4
Лампа 220В (белая) 22 XB5AVM1
Лампа 220В (зеленая) 22 XB5AVM3
Лампа 220В (белая) 22 XB5AV61
Неон. лампа с цок. BA9s 220В DL1CF220
Кнопка без ф. (зел.) 1НО 22 XB5AA31
Переключатель на 3 положения с фиксацией (черн.) 2НО 22 XB5AJ33
Переключатель на 2 положения с фиксацией (черн.) 1НО 22 XB5AD21
Перекл. на 2 положения с фикс. (зел.) 1НО1НЗ LED 24В 22 XB5AK123B5
Перекл. на 2 положения с фикс. (кр.) 1НО1НЗ LED 24В 22 XB5AK124B5
Станд.держатель 30х50 для маркировки 18х27 ZBZ33
Маркировка 18X27 ZBY5102
Клеммные разъемы AB1RRN435U4
Модуль входной дискретный KL1408
Модуль входной аналоговый KL3454
Модуль выходной дискретный KL2408
Модуль выходной релейный KM2604
Модуль выходной диммерный KL2751
Датчик движения 12В реле Астра-9
Геркон ИО102-29 “Эстет”
Датчик освещенности ОС100М
Датчик температуры ТА100М
Датчик влажности ВА100М
Кабель компьютер-розетка 220В 3м
Патч-корд UTP 5e желтый 3м
Сетевой кабель FTP 5e 4х2
Клеммные разъемы ЗНИ-6
Клеммные разъемы ЗНИ-4PEN
Кабельный короб перфориров. 25х25
Кабельный хомут 160х25
Кабельные наконечники-гильзы 08мм E7508 (белый)
Кабельные наконечники-гильзы 1мм E1008 (желтый)
Кабельные наконечники-гильзы 2х1ммНГИ2 10-10 (ж.)
Наконечники кольцевые луж. 05-15 НКИ 125-3
Изоляционная лента 018х9черная
Сигнальный кабель МКЭШ 2х075
Провод ПВ3-1 (белый)
Провод ПВ3-1 (черный)
Таблица 8.2.1.2 – Перечень цен на инструменты использованных для сборки стенда (Цены с учетом НДС)
Таблица 8.2.1.3 – Перечень цен на материалы использованные при разработке стенда (Цены с учетом НДС)
Всего материальные затраты на разработку и сборку стенда составили 88210 рублей.
2.2 Затраты на оплату труда
В данном проекте эта статья складывается из затрат на заработную плату руководителя дипломного проекта и дипломника.
Дипломник получает стипендию в размере 3600 рублей руководитель дипломного проекта имеет оклад 6500 рублей.
Исходя из представленных данных рассчитаем дневную ставку для руководителя и разработчика по следующей формуле:
где ЗПдн – дневная ставка;
ЗПмес – месячная ставка;
Nмес – число рабочих дней в месяце.
Таким образом соответственно получаем следующие результаты:
Все расходы на основную заработную плату сведены в таблице 8.2.2
Таблица 8.2.2 – Расходы на основную заработную плату
Дневная ставка рубли
2.3 Обязательные отчисления во внебюджетные фонды
Обязательные отчисления во внебюджетные фонды – это федеральный налог в Российской Федерации зачисляемый в Федеральный бюджет и государственные внебюджетные фонды (Пенсионный фонд Российской Федерации Фонд социального страхования Российской Федерации и фонды обязательного медицинского страхования Российской Федерации) и предназначенный для сбора средств на реализацию права граждан на государственное пенсионное и социальное обеспечение и медицинскую помощь.
Данные отчисления определяются исходя из установленных норм.
Обязательное страхование от несчастных случаев равно 02%.
Ооб = 276821*026 + 276821*0002 = 725273 руб.
2.4 Амортизация основных фондов
Амортизация – процесс перенесения по частям стоимости основных фондов по мере их физического или морального износа на стоимость производимого продукта.
В нашем случае рассчитывается только сумма затрат на амортизацию оборудования за время его использования по теме научно-исследовательской работы (НИР). Эта сумма учитывается в сметной стоимости НИР и рассчитывается по следующей формуле:
где – первоначальная балансовая стоимость оборудования;
– время использования оборудования при проведении работ;
– норма амортизации;
– годовой эффективный фонд времени работы оборудования для односменной работы он составляет =2 007ч.
Время работы на ПЭВМ составляет 82 день по 8 часов в день т.е. 656 ч.
Амортизационные отчисления для компьютера стоимостью в 30000 рублей составят:
Общие прямые затраты составят следующую сумму:
Зпрям = 88210 + 276821 + 725273 + = 12432151 руб.
Прочие расходы берутся от величины прямых общих затрат в установленном размере. Для разработки программного продукта они составят 10 %:
Зпр=0.1*12432151 =1243215 руб.
Все расходы сведены в таблицу 8.3
Таблица 8.3 – Общие расходы на разработку и сборку стенда
Материальные затраты
Фонд заработной платы
Обязательные отчисления во внебюджетные фонды
Амортизационные отчисления
Себестоимость стенда получилась 13705364 рублей
Данный стенд предназначен для образовательных целей а не для коммерческих поэтому расчет цены НИР проводить не будем.
Данный стенд является примером применения промышленных модульных контроллеров для автоматизации управления инженерными системами помещения.
Стенд познакомит студентов с современными котроллерами фирмы BECKHOFF поможет освоить языки программирования стандарта МЭК 61131-3 позволит наглядно увидеть результаты выполнения программы.

2. Технико - экономическое обоснование темы .doc

2. Технико-экономическое обоснование темы
Учебно-демонстрационный стенд «Система автоматического управления инженерными системами помещения» создается по нескольким причинам. Во-первых в связи появлением на российском рынке новых промышленных контроллеров а следовательно и новых программных продуктов для их программирования возникла потребность в обучении квалифицированных специалистов для работы с новыми контроллерами и новыми программами. Во-вторых в связи с возрастающей актуальностью «умных» домов и интеллектуальных зданий.
Разработка учебно-демонстрационного стенда преследует несколько целей:
Повысить уровень и качество образования;
Научить студентов работать с промышленными контроллерами BECKHOFF а также с программным обеспечением для их программирования Tw
Помочь освоить языки программирования стандарта МЭК 61131-3;
Продемонстрировать возможности контроллеров и работу автоматики в действии;
Привлечь и заинтересовать студентов в процессе обучения.
Тщательный подбор элементарной база и выбор блочно-модульного контроллера в качестве основы стенда позволит создать его с необходимым программно-аппаратным запасом и за минимальные финансовые вложения.

4. Принципиальная схема.doc

4. Разработка принципиальной схемы САУ инженерными системами помещения (ИСП)
Для разработки принципиальной электрической схемы исходя из задания и выбранной элементной базы составим структурную схему стенда которая будет иметь вид показанный на рисунке 4.1
Рисунок 4.1 – Структурная схема стенда
Для разработки принципиальной схемы САУ ИСП и последующего описания работы САУ ИСП введем следующие обозначения:
X1 – разъём для шнура питания (220В) (в программе не используется);
QF1 – автоматический выключатель предназначен для защиты автоматики стенда от бросков тока и короткого замыкания (в программе не используется);
S1 – двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения питания стенда (в программе не используется);
SQ1 SQ2 – датчики движения;
SQ3 – геркон на имитации окна;
SQ4 – геркон на имитации двери;
SQ5 – датчик освещенности;
SQ6 – датчик температуры;
SQ7 – датчик влажности;
HL1 – индикация включения стенда;
HL2 – индикация включения запорного «электроклапана»;
HL3 – индикация срабатывания геркона «окна»;
HL4 – индикация срабатывания геркона «двери»;
HL5 – индикация срабатывания «датчика протечки воды»;
HL6 – индикация режима работы стенда “нормаохрана”;
HL7 – индикация «тревоги»;
HL8 – лампа 1 (освещение «комнаты 2-го этажа»);
HL9 – лампа 2 (освещение «комнаты 2-го этажа»);
HL10 – индикация напряжения на «розетка 1»;
HL11 – индикация напряжения на «розетка 2»;
HL12 – лампа 3 (освещение «комнаты 1-го этажа»);
HL13 – лампа 4 (освещение «комнаты 1-го этажа»);
SA1 – трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности (HL12 HL12+HL13HL13);
SB1 – кнопка без фиксации «Ярче» (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1);
SB2 – кнопка без фиксации «Темнее» (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1);
SA2 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1 (HL8);
SA3 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2 (HL9);
SA4 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 1» (HL10);
SA5 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 2» (HL11);
SA6 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда;
SA7 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания «датчика протечки воды»;
Принципиальная электрическая схема стенда приведена в приложении 1.
Схема предназначена для управления инженерными системами помещения: освещением – лампами 12 (лампы 2го этажа HL8 HL9 – лампы на основе светодиодов ~220В) лампами 34 (лампы 1го этажа HL12 HL13 – лампы накаливания ~220В);защитой бытовых приборов – управление розетками 12 (представлены на стенде в виде индикаторов HL10 и HL11 – лампы ~220В) и электроклапаном (выполнен в виде индикатора HL2); системой безопасности – индикатор HL6 «Тревога » - в зависимости от входных сигналов с герконов SQ3 SQ4 входных сигналов с датчиков движения SQ1SQ2 датчика освещенности SQ5 управляющих кнопок SB1 SB2 и переключателей SA1 SA2 SA3 режима работы стенда переключатель «НормаОхрана» SA6 сигнала с эмулятора датчика протечки SA7 и заложенной программы в контроллер.
Схема обеспечивает мониторинг дополнительных параметров окружающей среды: температуры и влажности (датчики SQ6 и SQ7 соответственно) и выводит следующую индикацию:
HL1 – индикация включения стенда
HL3 – индикация срабатывания геркона «окна»
HL4 – индикация срабатывания геркона «двери»
HL5 – индикация срабатывания «датчика протечки воды»
HL6 – индикация режима работы стенда «нормаохрана».
Стенд включается переключателем S1 при этом напряжение ~220В подается на БП1 и БП2 где оно выпрямляется и преобразуется в 24В и 12В постоянного тока соответственно и на лампу HL1«Сеть» которая встроена в переключатель S1 и выступает в роли индикатора работы стенда.. Далее с БП1 напряжение подается на модуль CPU BC9120 для питания собственных схем модуля (+24В на Up 0В на GNDp) а также для питания шины передачи данных K-bus (+24В на Us 0В на GNDs). БП1 имеет защитное заземление. Так как входные модули KL1408 положительной полярности то подаем +24В от БП1 на питание герконов SQ3 и SQ4 (нормально разомкнутые p-n-p типа) на кнопки SB1 «Ярче» и SB2 «Темнее» на трехпозиционный переключатель выбора ламп SA1 (лампы 3 и 4)на переключатели управления лампами SA1 и SA2 (лампы 1 и 2) на переключатели управления розетками SA4 и SA5 на переключатель режимов работы стенда «НормаОхрана» SA6 и на переключатель SA7 – эмулятор датчика протечки.
К первому модулю KL1408 подключаются герконы SQ3 SQ4 – входы модуля I3I4 соответственно кнопки SB1 SB2 – I5I6 соответственно трехпозиционный переключатель SA1 – I7 I8. Ко второму модулю KL1408 подключаются переключатели SA2-SA7 – входы модуля I1-I6 оставшиеся входы I7I8 – резерв.
Также напряжение +24В от БП1 идет на питание датчиков SQ5 (датчик освещенности) SQ6 (датчик температуры) SQ7 (датчик влажности) – датчики p-n-p типа которые подключаются к входам I1-I3 модуля ввода аналоговых сигналов KL3454 вход I4 остается резервным.
При срабатывании герконов при нажатии на кнопки или при изменении положения переключателей на соответствующие входы подается напряжение +24В что ответствует логической единице при отсутствии сигналов или уровне напряжения -3..+5В контролер воспринимает логический ноль.
БП2 выдает напряжение 12В которое идет на питание нормально замкнутых датчиков движения SQ1 и SQ2 p-n-p типа которые формируют извещения размыканием выходных цепей оптоэлектронных реле которые соединены с входами первого модуля KL1408 I1 и I2. При срабатывании датчиков движения на соответствующие входы подается напряжение +12В что ответствует логической единице при отсутствии сигналов или уровне напряжения -3..+5В контролер воспринимает логический ноль.
От БП1 24В подается на питание выходного релейного модуля который коммутирует ~220В при получении управляющего сигнала от контроллера для питания ламп 1 (HL8) и 2 (HL9) а также для питания розеток 1 и 2 (HL10 HL11)
Напряжение ~220В напрямую подается на модули диммирования KL2751 для питания лампы 3 (HL12) и. 4 (HL13) Модули KL2751 осуществляют импульсно-фазовое регулирование напряжения на своих выходах тем самым регулируя яркость ламп 3 и 4. Оба модуля KL2751 заземлены.
Схема снабжена автоматическим выключателем QF1 для защиты автоматики стенда от бросков тока и КЗ.

10. Заключение.doc

В дипломном проекте была проделана следующая работа:
Выбрана элементная база для стенда. Согласно заданию стенд спроектирован на основе промышленного контроллера на основе модуля CPU BECKHOFF BC9120
Разработана принципиальная схема САУ инженерными системами помещения
Разработана управляющая программа для контроллера. Программа написана на CFC – одном из языков стандарта МЭК 61131-3. Программа дает возможность управления либо непосредственно с панели управления либо с виртуальной консоли программы визуализации.
Разработана конструкция стенда
Произведен расчет надежности
Оценена стоимость стенда
Оценена безопасность и экологичность
В итоге разработан учено-демонстрационный стенд «Система автоматического управления инженерными системами помещения» который демонстрирует часть функциональности «умного» дома а именно: управление освещением защитой бытовых электробытовых приборов системой безопасности а также осуществляет мониторинг параметров окружающей среды (освещенность температура влажность).
Учебно-демонстрационный стенд предназначен для следующих целей:
Повысить уровень и качество образования;
Научить студентов работать с промышленными контроллерами BECKHOFF а также с программным обеспечением для их программирования Tw
Помочь освоить языки программировании стандарта МЭК 61131-3;
Продемонстрировать возможности контроллеров и работу автоматики в действии;
Привлечь и заинтересовать студентов в процессе обучения.

6.Описание конструкции САУ инженерными системами помещения (учебно-демонстрационный стенд).doc

6. Описание конструкции САУ инженерными системами помещения (учебно-демонстрационный стенд)
1. Конструкция учебно-демонстрационного стенд
Стенд представляет собою имитацию двухэтажного здания. На панели управления расположены следующие органы управления и исполнительные устройства:
X1 – разъём для шнура питания (220В)
SQ1 – автоматический выключатель предназначен для защиты автоматики стенда от бросков тока и КЗ
S1 – двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения питания стенда
SQ1 SQ2 – датчики движения
SQ3 – геркон на имитации окна
SQ4 – геркон на имитации двери
SQ5 – датчик освещенности
SQ6 – датчик температуры
SQ7 – датчик влажности
HL1 – индикация включения стенда
HL2 – индикация включения запорного «электроклапана»
HL3 – индикация срабатывания геркона «окна»
HL4 – индикация срабатывания геркона «двери»
HL5 – индикация срабатывания «датчика протечки воды»
HL6 – индикация режима работы стенда «нормаохрана»
HL7 – индикация «тревоги»
HL8 – лампа 1 (освещение «комнаты 2-го этажа»)
HL9 – лампа 2 (освещение «комнаты 2-го этажа»)
HL10 – индикация напряжения на «розетка 1»
HL11 – индикация напряжения на «розетка 2»
HL12 – лампа 3 (освещение «комнаты 1-го этажа»)
HL13 – лампа 4 (освещение «комнаты 1-го этажа»)
SA1 – трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности (HL12 HL12+HL13HL13)
SB1 – кнопка без фиксации «Ярче» (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SB2 – кнопка без фиксации «Темнее» (регулируется яркость ламп выпранных переключателем SA1)
SA2 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1 (HL8)
SA3 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2 (HL9)
SA4 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 1» (HL10)
SA5 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 2» (HL11)
SA6 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда
SA7 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания «датчика протечки воды»
Стенд оборудован четырьмя лампами (220В). Две лампы на основе светодиодов (HL8HL9 – лампы «верхнего этажа») и две лампы накаливания (HL12 HL13 – лампы «нижнего этажа»). Данные лампы функционируют в зависимости от программы заложенной в ПЛК (программное управление). Также возможно непосредственное ручное управление при помощи органов управления расположенных на передней панели стенда.
Стенд оборудован устройствами имитации розеток запорного электромагнитного клапана и датчика протечки. Сами розетки и запорный электромагнитный клапан изображены на передней панели. Изображению розетки 1 сопоставлен индикатор HL10 (включенной розетке соответствует светящийся индикатор HL10). Изображению розетки 2 сопоставлен индикатор HL11 (включенной розетке соответствует светящийся индикатор HL11). Изображению электромагнитного клапана сопоставлен индикатор HL2 (открытому клапану соответствует светящийся индикатор HL2). Датчик протечки имитирован двухпозиционным переключателем с фиксацией (SA7) со встроенным индикатором датчика протечки (HL5) (если SA7 в положении 1 то загорается индикатор HL5).
Внешний вид передней панели стенда показан на рисунке 6.1
Таблица 6.2 – Спецификация на конструкцию стенда
Перекл. на 2 положения с фикс (зелен.) 1НО LED 220В 22 XB5AK123M5
Стандартный блок-контакт НО ZBE101
Автомат. выключатель 10А GV2P14
Блок питания 5А ABL8REM24050
Блок питания 19А ABL7RM1202
Лампа 24В (зеленая) 22 XB5AVB3
Лампа 24В (красная) 22 XB5AVB4
Лампа 220В (белая) 22 XB5AVM1
Лампа 220В (зеленая) 22 XB5AVM3
Лампа 220В (белая) 22 XB5AV61
Неон. лампа с цок. BA9s 220В DL1CF220
Кнопка без ф. (зел.) 1НО 22 XB5AA31
Переключатель на 3 положения с фиксацией (черн.) 2НО 22 XB5AJ33
Переключатель на 2 положения с фиксацией (черн.) 1НО 22 XB5AD21
Перекл. на 2 положения с фикс. (зел.) 1НО1НЗ LED 24В 22 XB5AK123B5
Перекл. на 2 положения с фикс. (кр.) 1НО1НЗ LED 24В 22 XB5AK124B5
Станд.держатель 30х50 для маркировки 18х27 ZBZ33
Маркировка 18X27 ZBY5102
Клеммные разъемы AB1RRN435U4
Модуль входной дискретный KL1408
Модуль входной аналоговый KL3454
Модуль выходной дискретный KL2408
Модуль выходной релейный KM2604
Модуль выходной диммерный KL2751
Датчик движения 12В реле Астра-9
Геркон ИО102-29 «Эстет»
Датчик освещенности ОС100М
Датчик температуры ТА100М
Датчик влажности ВА100М
Кабель компьютер-розетка 220В 3м
Патч-корд UTP 5e желтый 3м
Сетевой кабель FTP 5e 4х2
Клеммные разъемы ЗНИ-6
Клеммные разъемы ЗНИ-4PEN
Кабельный короб перфориров. 25х25
Кабельный хомут 160х25
Кабельные наконечники-гильзы 08мм E7508 (белый)
Кабельные наконечники-гильзы 1мм E1008 (желтый)
Кабельные наконечники-гильзы 2х1ммНГИ2 10-10 (ж.)
Наконечники кольцевые луж. 05-15 НКИ 125-3
Изоляционная лента 018х9черная
Сигнальный кабель МКЭШ 2х075
Провод ПВ3-1 (белый)
Провод ПВ3-1 (черный)

5. Разработка программы управления САУ инженерными системами помещения.doc

Разработка программы управления САУ инженерными системами помещения
В настоящее время разводка входных и выходных сигналов производится децентрализованно к устройствам подключенным напрямую к промышленной шине и централизованно к программируемым логическим контроллерам. Нередко используются специфичные устройства с фиксированной конфигурацией сигналов входоввыходов что приводит к необходимости применения целых групп однотипных устройств.
Этот дорогостоящий способ сбора сигналов требует дополнительных затрат на материалы монтаж проектирование и документацию особенно при дальнейшей модификации или расширении системы ложась дополнительным бременем на плечи обслуживающего персонала.
Система ввода-вывода BECKHOFF состоящая из электронных модулей является открытой и построенной на концепции независимой периферии от промышленной шины. Головным ведущим электронным модульным блоком является шинный контроллер с интерфейсом промышленной шины.
Контроллер промышленной шины позволяет подключать до 64 функциональных модулей обработки любых видов сигналов. Модули работающие с различными напряжениями могут настраиваться полностью заменяя использование механических блоков. Таким образом. уровни входных и выходных сигналов настраиваются так же как на электронных модулях независимо от типа промышленной шины.
Стандарт для автоматизации
Модули ввода-вывода BECKHOFF обеспечивают экономичную организацию коммутационных шкафов и клеммных коробок. 4-х проводная технология подключения позволяет подключать все наиболее распространенные датчики и исполнительные механизмы использующие различные виды сигналов без использования дополнительной коммутационной техники. Благодаря этому значительно снижаются затраты на создание систем управления обеспечивается экономия места материалов рабочего времени и денежных средств. Модули ввода-вывода BECKHOFF успешно применяются в системах промышленной автоматизации. Малый вес и размер а также легкость установки и подключения делают модули BECKHOFF незаменимыми при построении нижнего уровня“ автоматизации.
Управление каналами ввода-вывода осуществляется по промышленной шине“ через интерфейсный модуль Bus coupler который выбирается по типу шины в соответствии с необходимыми требованиями. Модули ввода-вывода BECKHOFF задействованы и успешно опробированы при автоматизации промышленных процессов в самых различных отраслях. Использование технологии распределенного ввода-вывода BECKHOFF при проектировании конструировании кабельной разводке пуско-наладке и эксплуатации промышленных систем экономически выгодно.
1 Структура контроллера на основе BC9120
Котроллеры на основе блока CPU BC9120 в принципе как и на основе любого другого блока CPU фирмы BECKHOFF построены по модульному принципу. Что это значит?
Станция“ состоит из базового контроллера промышленной шины (Bus Coupler) и до 64 модулей ввода-вывода. Модуль расширения K-bus позволяет подключать до 255 модулей ввода-вывода к одному контроллеру.
Модули стыкуются один за другим в произвольной последовательности образуя прочную наборную конструкцию. Электрический контакт осуществляется соединением до щелчка без дальнейших манипуляций. При этом каждый модуль может заменяться по отдельности. Установка на стандартную DIN-рейку позволяет надежно фиксировать модули относительно друг-друга. Наряду с горизонтальной установкой допускаются любые другие способы установки.
Клеммная панель со светодиодными индикаторами статуса и съемные поля для нанесения текста обеспечивают четкую идентификацию. Трехпроводная технология дополняемая защитным соединением позволяет напрямую соединять кабелем датчики и исполнительные механизмы.
Контроллеры промышленных шин BECKHOFF поддерживают такие протоколы как Lightbus PROFIBUS DPFMS Interbus CANopen DeviceNet ControlNet Modbus Fipio SERCOS interface RS232 RS485 Ethernet TCPIP и USB. Модуль ввода-вывода может быть представлен мастер устройством промышленной шины. Как правило это чрезвычайно целесообразно для интегрирования подсистем в систему более высокого уровня. Мастер устройства доступны для следующих шин: AS-Interface EIB LON DALI e-drive LIN и EnOcean.
Свободный набор любых сигналов
Благодаря широкому ассортименту включающему более 150 различных модулей вводавывода BECKHOFF является всеобъемлящей системой ввода-вывода на рынке автоматизации. С помощью компонентов системы модулей ввода-вывода пользователь может свободно выбирать комбинацию сигналов для каждой станции избегая избыточности каналов. Дискретные модули выполнены в виде 2-х 4-х и 8-канальных устройств. Стандартные аналоговые входы сигналов ± 10 В 0 10 В 0 20 мА и 4 20 мА располагаются в стандартном корпусе в 1- 2- 4- и 8-канальном варианте. В стандартном корпусе модуля шириной всего 12 мм сверхкомпактно сосредоточены входы и выходы аналоговых сигналов. Благодаря этому достигается высокая плотность системы позволяющая экономично использовать занимаемое пространство. Для всех используемых в АСУ форм цифровых и аналоговых сигналов токов и напряжений со стандартным уровнем сигнала а также для сигналов PT100 и термоэлементов имеются соответствующие модули. Через клеммные модули с последовательным интерфейсом RC232 C RS485 или 20 мА TTY можно подключать различные «интеллектуальные» приборы.
2.Структура среды программирования
Программа контроллера была разработана в специализированной программной среде TwinCAT фирмы BECKHOFF.
Пакет программного обеспечения BECKHOFF TwinCAT превращает любой совместимый ПК в мультизадачную PLC- систему управления в режиме реального времени. TwinCAT является единой программной средой для все контроллеров BECKHOFF: от высокопроизводительных промышленных ПК до встроенных ПЛК. TwinCAT заменяет привычные ПЛК контроллеры предоставляя:
открытое ПК совместимое аппаратное обеспечение
Интеграция программного обеспечения ПЛК (IEC 61131-3) в среду Windows NT2000XP NTXP Embedded CE
среды программирование и runtime могут устанавливаться на одном ПК или раздельно
сопряжение со всеми наиболее популярными промышленными шинами и интерфейсами ПК
сопряжение данных с пользовательскими интерфейсами и другими программами с использованием открытых стандартов Мicrosoft (OPC OCX DLL и т.д.)
TwinCAT состоит из следующих основных подсистем:
System Сontrol - система управления лицензией и выбора с чем работать
(где находится целевая платформа);
System Manager - основная часть - конфигурирует систему распределяет переменные по каналам ввода-вывода готовит платформу для программирования.
Remote Manager – система удаленного управления.
Все приложения Windows например программы визуализации пакета Office могут обращаться к данным TwinCAT с помощью интерфейсов Microsoft или выдавать команды.
TwinCAT PLC работает под ОС Windows NT2000XP включая в себя среду программной разработки и систему выполнения задач не требуя дополнительных программных инструментов. Для операционных систем Windows CE и встроенных операционных систем программируемых контроллеров серий BX и BC доступен только TwinCAT PLC в режиме run-time. Изменение программ производится посредством взаимодействия через шинную коммуникацию с системой выполнения программ.
Программирование осуществляется:
через промышленные шины (BXxxxx и BCxxxx).
Среда программирования TwinCAT базируется на системе программирования CoDeSys компании 3S-Smart Software Solutions.
3.Описание языка программирования
CoDeSys— универсальный инструмент разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3. Данный инструмент производится и распространяется основанной в 1994 году фирмой 3S-Smart Software Solutions (Кемптен Германия). Название CoDeSys является акронимом от Controller Development System. Версия 1.0 была выпущена в 1994 году. Среда программирования CoDeSys распространяется без лицензии и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.
CoDeSys один из мощнейших инструментов IEC 61131-3 программирования контроллеров доступных для операционной системы Windows. Он полноценно поддерживает все пять стандартных языков программирования. CoDeSys непосредственно способен генерировать машинный код для большинства широко распространенных процессоров. CoDeSys объединяет мощь высококлассных инструментов программирования для языков высокого уровня таких как C или Паскаль с простотой работы и практической функциональностью ПЛК систем программирования. Все компоненты CoDeSys качественно документированы и имеют встроенную систему помощи. Документация доступна на Немецком Английском Французском и Русском языках.
CoDeSys обладает рядом особенностей выделяющих его среди конкурирующих систем:
CoDeSys имеет готовые решения для большинства широко распространенных платформ. Простота настройки не отражается на быстродействии прикладных проектов компилятор и система исполнения тщательно отработаны.
Эффективные средства ввода
Функции автоматического объявления и форматирования адаптивный Ассистент ввода максимально упрощают работу. Все команды имеют возможность управления мышью и быстрого ввода с клавиатуры. Это делает работу программиста комфортной и эффективной.
Высокая производительность
Встроенный компилятор непосредственно генерирует быстрый машинный код. Это обеспечивает максимально высокую производительность прикладных проектов. Современные интеллектуальные технологии включая «инкрементальный компилятор» позволяют обрабатывать проекты содержащие тысячи переменных и сотни программных компонентов очень быстро. CoDeSys обеспечивает разработчика набором высокоэффективных инструментальных средств включая полноценную эмуляцию ПЛК отладку по шагам точки останова визуализацию объекта управления трассировку значений переменных «горячую» корректировку кода.
CoDeSys V2.3 - компоненты
Импорт S5S7 проектов
Редакторы для программирования на языках:
Список Инструкций (IL)
Диаграммы Функциональных блоков (FBD)
Релейно-контактные схемы (LD)
Структурированный текст (ST)
Последовательные функциональные схемы (SFC)
Непрерывные функциональные диаграммы (CFC)
Генераторы кода для:
Intel 8051 и программно совместимые с ним
Intel 80x86 80386 80486 Pentium и совместимые
ARM (т.е. StrongARM NET+ARM)
Infineon (Siemens) 80C16x
Texas Instruments DSP TMS32028x
Элементы визуализации
Графический иерархический ПЛК конфигуратор
мониторинг значений переменных
запись и фиксация значений переменных в ПЛК
отладка проекта (точки останова выполнение по шагам и по циклам контроль стека вызовов)
горячая коррекция кода без остановки ПЛК
контроль процесса выполнения
графическая трассировка
Языки программирования:
Список Инструкций (IL). Простой машинно-независимый ассемблер.
Структурированный текст (ST) Высокоуровневый 'Паскаль-подобный' язык.
Функциональные блоковые диаграммы (FBD). Графический язык описания логических и аналоговых вычислений в очень простой и выразительной форме. CoDeSys автоматизирует составление FBD диаграмм самостоятельно размещая программные компоненты и соединения.
Релейно-контактные схемы (LD). Графический язык описывающий логику работы программы в форме соединения контактов и обмоток реле. Как и в FBD редактор LD автоматически размещает и проводит соединения компонентов схемы.
Последовательные функциональные схемы (SFC). Графический язык ориентированный на описание взаимосвязанных состояний и действий системы. CoDeSys поддерживает все без исключения типы действий предусмотренные стандартом.
Непрерывные функциональные схемы (CFC). Редактор CFC аналогичен FBD но в отличие от него не разделяет диаграмму на цепи а оперирует со свободно размещаемыми компонентами. Диаграммы могут иметь обратные связи и настраиваемый порядок выполнения.
Встроенная визуализация:
Непосредственно в CoDeSys есть возможность создать произвольное визуальное отображение. Атрибутами (цвет размер положение и т.д.) графических объектов управляют значения переменных проекта.
Графическая трассировка:
Графическая трассировка позволяет наглядно отслеживать изменения значений переменных во времени. Одновременно можно контролировать до 20 переменных и синхронизировать запуск трассировки с определенным событием.
Системные требования:
Pentium II 500 MHz или выше
Windows 98 NT 2000 XP (MS Internet Explorer не ниже 4.0)
Общие офф-лайн функции
Интерфейс среды программирования CoDeSys типичен для интегрированных систем программирования PC и других приложений функционирующих под Windows. В этом режиме не нужно соединять контроллер с компьютером поэтому он называется офф-лайн в отличие от отладочного режима он-лайн который будет рассмотреен позже.
Наиболее интересные офф-лайн функции:
Автоматическое объявление
Автоматическое форматирование
Синтаксическое цветовое выделение
Контекстно-зависимые меню
Глобальный поиск и замена
Контекстно-зависимая помощь
Автоматическое объявление
В соответствии с требованиями стандарта МЭК 61131-3 все переменные должны быть заранее объявлены. Окна редакторов CoDeSys имеют специальный раздел объявлений переменных представленный по нашему желанию в виде текста или таблицы. Все объявления нужно вписывать в этом разделе. Но существует и более простой способ. Если сразу начать использовать новую переменную в окне редактора программ то CoDeSys автоматически включит диалоговое окно в котором мы укажем тип переменной и если нужно МЭК адрес и комментарий. Правильно построенное и отформатированное объявление будет создано в разделе объявлений автоматически.
Текст раздела объявлений и программы в текстовых редакторах (языки IL и ST) форматируется автоматически. В настройках мы можем задать различные параметры так чтобы текст выглядел аккуратным легко читался и соответствовал нашему стилю работы.
Цветовое выделение это вспомогательная функция облегчающая чтение текстов программ. Благодаря цвету ошибки в тексте «режут глаз» то есть очень хорошо заметны. Мы можем настроить цвета в соответствии со своим вкусом. По умолчанию CoDeSys раскрашивает текст так:
Ключевые слова МЭК как-то 'NOT' 'BYTE' или 'VAR_OUTPUT' окрашиваются голубым цветом.
Ошибочно введенные ключевые слова выделяются красным.
Комментарии обозначены зеленым
Константы времени и логические значения окрашены лиловым
Ассистент ввода - это одна из наиболее часто используемых общих функций. Предположим нам нужно ввести имя переменной ключевое слово название подпрограммы из библиотеки или из текущего проекта. Мы не будем делать это вручную. Используем ассистент ввода. В его диалоговом окне содержаться отсортированные списки в виде простого перечня либо в виде дерева. Нам достаточно просто выбрать мышкой то что нужно ввести. Для подпрограмм ассистент ввода формирует шаблон содержащий список параметров. Вероятность ошибок при таком подходе сводится к нулю.
В процессе работы в CoDeSys мы всегда имеем быстрый доступ к необходимым именно сейчас командам. Просто щелкнув правой кнопкой мыши мы увидим всплывающее меню. Его состав автоматически меняется в зависимости от обстановки нам не придется тратить лишнее время на поиск необходимой команды.
Поиск и замена имен переменных подпрограмм или просто комментариев обычное дело при редактировании. CoDeSys предоставляет нам два различных метода:
Поиск и замена в текущем окне редактора (в конкретном программном компоненте)
Поиск и замена во всем нашем проекте
Область поиска мы можем уточнить в дереве объектов.
В отличие от многих других МЭК 61131-3 инструментов CoDeSys обладает способностью импортировать части готовых Step5 Step7 приложений. Мы имеем возможность выбрать необходимые нам компоненты из файла импорта и указать МЭК язык в котором мы хотим работать.
В силу нестандартной структуры Step5 Step7 не все инструкции имеют прямые МЭК 61131-3 аналоги. В сложных случаях преобразования CoDeSys добавит специальные комментарии. Конечно новую структуру проекта нам придется выстраивать самим но это уже творческая работа в отличие от переписывания текстов.
CoDeSys помогает нам на всех этапах программирования. Мы всегда можем выделить интересующее нас ключевое слово библиотечный элемент или оператор и нажать F1. Поиск необходимой информации будет выполнен автоматически. Механизм возврата позволяет нам повторно открыть странички справки. Тексты справки включают всю информацию содержащуюся в печатной документации. В большинстве случаев текст поясняется наглядными примерами. Тексты помощи доступны на разных национальных языках в опциях проекта вы можете выбрать нужный язык например Русский:
CoDeSys обеспечивает вас рядом нетрадиционных и элегантных отладочных инструментов. Как только вы соединяетесь со своим контроллером они поступают в ваше распоряжение. Рассмотрим из их числа некоторые наиболее часто используемые инструменты подробнее.
Мониторинг изменение и фиксация переменных.
В режиме он-лайн окна редакторов автоматически превращаются в монитор исполнения. Это означает что мы видим текущие значения переменных прямо в тексте без какого либо специальных усилий. Нам достаточно кликнуть мышкой на определении переменной для доступа к диалоговому окну редактирования значения. Значения логических переменных TRUEFALSE переключаются немедленно. Мы можем предварительно установить значения нескольких переменных и одновременно записать их в ПЛК (OnlineWrite).
Если мы дадим команду фиксации переменных (OnlineForce) то в каждом рабочем цикле переменным будут принудительно присваиваться заданные значения. Это очень полезный метод отладки особенно не реальном оборудовании.
Точки остановавыполнение по шагам по циклам
Наличие ошибок в коде это закономерное явление как минимум в силу закона Мерфи. Именно поэтому CoDeSys снабжен столь мощными инструментами поиска ошибок. Мы можем установить точку останова в работающем в реальном времени контроллере. Анализ стека вызовов и состояния переменных при достижении точки останова позволяет детально понять как действительно работает программа.
Можно «прошагать» программу по отдельным инструкциям выполняя подпрограммы в реальном времени (Step Over) или погружаясь в них (Step In). Более широкое представление работы программы дает ее выполнение по отдельным рабочим циклам ПЛК (Single Cycle).
Изменения в режиме он-лайн
Эта функция позволяет вносить определенные изменения в программу без остановки работы контроллера. Например если нужно изменить отдельные POU переменные или типы данных.
Контроль потока исполнения
Если включена опция контроля исполнения (Power Flow) то пройденные строки текста (в текстовых) редакторах или цепи (в графических редакторах) выделяются цветом. Это дает возможность убедиться в том что определенные фрагменты нашего кода вообще не получают управления. Помимо этого мы имеем возможность контролировать промежуточные значения переменных в FBD и CFC. В IL отслеживаются значения аккумулятора при выполнении каждой инструкции.
Загрузка и чтение файлов
CoDeSys позволяет записывать и сохранять в памяти ПЛК любые необходимые файлы. Существует много случаев в которых использование контроллера для хранения данных оказывается очень удобным.
Загрузочный проект (Boot project)
Для автоматического запуска проекта при включении контроллера CoDeSys оснащен функцией создания загрузочного проекта.
Загрузка исходного кода
CoDeSys не обладает способностью дизассемблировать машинные коды поскольку этот весьма убогий метод восстановления проектов. Вместо этого он умеет сохранять в контроллере всю исходную информацию проекта включая графические элементы и механизмы защиты от несанкционированного доступа.
Встроенная визуализация
Встроенная визуализация дает нам возможность непосредственно CoDeSys «нарисовать» модель объекта или панели управления. В отличие от применения SCADA систем нам не нужно ни за что платить либо заботится о настройке каналов. Все данные проекта автоматически доступны в окнах визуализации. Прямой доступ обеспечивает максимальное быстродействие.
Пример простейшего окна визуализации показан на рисунке 5.3.5
К нашим услугам следующие графические элементы:
Прямоугольник со скругленными углами
Эллипс или окружность
Растровый рисунок с возможностью анимации
Другая визуализация
WMF элемент составленный из базовых элементов
Стрелочный измеритель с индивидуальными параметрами
Столбчатая диаграмма с индивидуальными параметрами
Гистограмма с индивидуальными параметрами
Таблица аварийной сигнализации с индивидуальными параметрами
Тренд с индивидуальными параметрами
Для каждого элемента задается набор свойств связанный со значениями определенных переменных. Возможности настройки свойств разных элементов таковы:
Текст (с управляемыми атрибутами)
Перемещение (абсолютное или относительное)
Видимость Невидимость
Специфические аспекты
Программируемость (структура свойств доступная из МЭК программы)
Помимо этого визуализация включает возможность использования клавиатуры переключения языков представления и многое другое.
Как отображается визуализация? Здесь возможны следующие варианты:
Непосредственно в системе программирования CoDeSys. Этот способ применяется в процессе проектирования.
CoDeSys HMI: специальное Windows приложение для «проигрывания» визуализации
CoDeSys Целевая (target) визуализация: работает в самом контроллере. Применяется в системах имеющих монитор.
CoDeSys Web визуализация: результат визуализации отображается в Интернет браузере.
Во всех случаях используется один и тот же проект и все они могут работать одновременно и параллельно.
Помимо использования не малого числа готовых библиотек CoDeSys не представляет ни какой сложности и создание собственных библиотек.
CoDeSys обеспечивает построение многозадачных приложений. В зависимости от целевой платформы это может быть вытесняющая (на платформах с многозадачной операционной системой) или не вытесняющая многозадачность (на платформах с однозадачной ОС или вообще без ОС). Настроить параметры работы задач мы можем непосредственно в CoDeSys. Каждая задача имеет определенный приоритет (32 уровня).
На представленном ниже рисунке видно что задачи могут быть трех типов:
single events: задача запускается по событию (фронту логического сигнала).
В дополнение к обычным задачам в CoDeSys вы можете создать определенные компоненты программы для обслуживания внутренних событий контроллера:
Для того чтобы приложение могло получить доступ к входам и выходам конкретного ПЛК необходимо провести его конфигурацию. Это означает что для всех физически существующих входов-выходов включая удаленные модули расширения будут созданы соответствующие объявления переменных. Помимо этого возможно что сеть и некоторые аппаратные модули нуждаются в определенной настройке. Все это можно сделать непосредственно в CoDeSys.
В итоге мы должны получить так называемый образ процесса отражающий систему ввода-вывода в виде переменных с прямыми (числовыми) или символьными определениями переменных.
Синтаксис прямых или МЭК адресов выглядит следующим образом:
каждый адрес начинается с символа % с последующим префиксом области. Префикс I указывает на область входов Q – область выходов и M на область маркеров. Далее следует идентификатор размера: X или ничего – один бит B обозначает байт W это 16 разрядное слово и D это двойное слово (32 бита). Завершают адрес цифры указывающие последовательные адреса в заданной области начиная с 0.
%IW215 это 216-тое слово в области входов
%QX1.1 это 2-й бит 2-го слова в области выходов
%MD48 это 49-е двойное слово в области маркеров
Если ПЛК поддерживает сеть CANopen или Profibus DP мастер мы можем непосредственно в конфигураторе ПЛК настроить внешние устройства с помощью EDS (CANopen) или GSD файлов (Profibus). Также возможна настройка и ASi.
Встроенный эмулятор позволяет проводить отладку проекта без аппаратуры.
Для включения эмуляции достаточно установить соответствующий флажок (Simulation Mode) в меню управления проектом. Теперь мы можем проводить отладку с использованием всех доступных в режиме он-лайн функций.
Неужели CoDeSys заменяет Логический анализатор Цифровой Запоминающий Осциллограф и Самописец? Странно но факт.
Он действительно выполняет функции этих приборов обеспечивая:
циклическую и однократную запись
ручной и автоматический режим записи
числовое и графическое отображение значений переменных
контроль до 20 переменных
Поскольку автомат трассировки встроен в систему исполнения он работает в реальном времени даже при отключенной системе программирования. Она необходима только при начальной настройке и отображении результатов. Собранные данные будут сохраняться в контроллере вплоть до отключения питания. Мы можем подключить компьютер и проанализировать ситуацию в любое время.
Как же настроить трассировку? Для этого нужно выбрать команду 'Trace configuration'. Здесь мы можем задать список необходимых переменных условия остановки и период записи. Условием остановки могут служить фронты логического сигнала или определенный порог аналогового сигнала. Также как и при вводе программ нам доступен ассистент ввода (F2).
Рисунок 5.3.6 – Настройка трассировки
Сразу после настройки мы можем сразу же запустить начало трассировки. Данные будут накапливаться в кольцевом буфере. Далее необходимо задать параметры графического отображения (цвета масштаб осей и т.д.). CoDeSys выполняет масштабирование автоматически и оставляет пользователю возможность настроить отображение так как ему удобно.
Считывание данных пользователь выполняет специальной командой (Read Trace) или в режиме периодического обновления (Auto Read Trace). Быстрота обновления данных зависит от быстродействия канала связи с ПЛК.
Трассировка работы генератора случайных чисел включения лап 1234 и таймеров длительности работы ламп и задержки между включениями представлена на рисунке 5.3.7
Рисунок 5.3.7 – Пример трассировки
CoDeSys оснащен способностью сохранения настроенной трассировки а также функциями записи и импорта данных.
Менеджер «контроля и заказа значений переменных» или более кратко «Менеджер рецептов» позволяет моделировать разнообразные состояния системы и детально отрабатывать реакцию контроллера.
Обычный механизм мониторинга CoDeSys автоматически включает отображение значений видимых на экране монитора переменных. Альтернативная возможность это формирование списка интересующих переменных. Это могут быть глобальные переменные или локальные переменные программных компонентов. Менеджер рецептов дает возможность заготовить любое число таких списков для разных этапов отладки.
Мало того существует возможность заранее определить наборы необходимых значений переменных. Таким способом мы можем «легким движением руки» смоделировать любую конкретную ситуацию в реальном времени сколько угодно раз. Специальная команда (Read recipe) позволяет считать и сохранить для последующего использования текущие значения переменных. Можно экспортировать данные и сравнивать реакцию других машин на данную ситуацию.
Обмен данными в CoDeSys
CoDeSys поддерживает две стандартных технологии обмена данными между ПЛК. Это означает что контроллеры с CoDeSys «на борту» имеют возможность доступа к значениям переменных друг друга в гетерогенных сетях.
Сетевые переменные общего доступа (механизм Мульти-мастер)
Сетевые переменные общего доступа это переменные которые «видны» в разных контроллерах сети. Все эти контроллеры обязаны иметь одинаковый список таких глобальных переменных и поддерживать данный механизм взаимодействия. Как только сетевые переменные будут определены как показано ниже они будут автоматически обеспечивать общедоступный обмен через CAN или UDP канал.
Менеджер параметров (механизм Клиент Сервер)
В менеджере параметров мы можем включить переменные или параметры доступные другим интеллектуальным устройствам сети. Для доступа к таким переменным необходим адрес так называемый Индекс и Субиндекс. Передача данных выполняется специальными библиотечными функциями. Механизм клиент-сервер позволяет работать с объемными данными такими как структуры и строки.
Защита проектов в CoDeSys
Здесь кратко рассмотрим средства обеспечивающие сохранность нашей работы. CoDeSys имеет два уровня защиты.
В меню «проект опции» (projectsoptions) есть возможность определить пароль. С его помощью можно закрыть загрузку и запись проекта. Без знания пароля никто не сможет открыть скопировать либо изменить наш проект.
Для более детального управления правами доступа существуют так называемые группы пользователей. Каждая группа имеет собственный пароль.
Рисунок 5.3.8 – Окно ввода и смены пароля для групп пользователей
Для каждой группы определяются собственные возможности. Мы можем настроить компоненты проекта доступные определенным группам и ограничить возможность их просмотра и редактирования.
Рисунок 5.3.9 – Настройка прав доступа для одного из элементов
CoDeSys предоставляет 3 открытых коммуникационных интерфейса:
Для связи ПЛК между собой с распределенными устройствами ввода-вывода и системой программирования поддерживаются сети:
Кроме того CoDeSys работает с ПЛК через коммуникационный шлюз (gateway). Это автономное Win32 приложение с открытым интерфейсом (API). Если у возникнет желание написать собственное приложение (например специфический HMI оригинальную систему тестирования ПЛК или базу данных) которому нужна связь с ПЛК то нам не понадобится разбираться с низкоуровневыми протоколами. Причем наше приложение сможет работать с удаленного компьютера через TCPIP.
Вполне вероятна и обратная задача: наш ПЛК уже имеет собственный коммуникационный протокол и его по каким либо причинам нежелательно менять. Для того чтобы «научить» CoDeSys работать с таким ПЛК достаточно «подставить» ему собственный шлюз.
Для связи со стандартными внешними инструментами CoDeSys включает OPC и DDE серверы. Естественно как и среда программирования они работают через коммуникационный шлюз.
Описание непосредственно языка программирования
Программа для контроллера написана на CFC
CFC - это FBD схемы со свободным размещением. CoDeSys автоматически соединяет входы компонентов и предоставляет нам возможность создавать длинные разветвленные соединения включающие обратные связи. Можно произвольно перемещать компоненты соединения и задавать собственный порядок выполнения.CFC редактор дает нам возможность создавать собственные макрокомпоненты.
Порядок выполнения отображается на схеме в виде миниатюрных табличек серого цвета.
автоматическое соединение
сложные разветвленные соединения
инверсию комментарии переходы
управление работой блоков по входам EN
информационные иконки на изображении компонентов
автоматическое объявление экземпляров
Описание CFC редактора
Рисунок 5.3.10 – Окно CFC редактора
В этом редакторе нет сетки и поэтому элементы могут располагаться где угодно. К элементам языка CFC относятся блоки входы выходы возвраты произвольные переходы метки и комментарии. Входы и выходы этих элементов можно соединять перетаскивая линии соединения мышкой. Эти линии будут перерисовываться автоматически при перемещении элементов. В случае если линия соединения не может быть перерисована то она становится красной и как только вы переставите элемент так чтобы можно было соединить вход и выход линией без пересечений с другими элементами линия становится нормальной.
Основное преимущество CFC редактора перед FBD заключается в том что в схемы можно непосредственно добавлять линии обратной связи.
Наиболее важные команды можно найти в контекстном меню.
Курсор может располагаться в любой текстовой в строке CFC схемы. Выделенный текст можно редактировать. Во всех остальных случаях позиция курсора выделяется прямоугольником с пунктирной границей. Далее вместе с примерами показаны все возможные позиции курсора.
Блоки входы выходы возвраты произвольные переходы и комментарии.
Входы элементов: блок вход выход возврат и переход на метку.
Выходы элементов: блок и вход.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + B>.
Команда может быть использована для вставки операторов функций функциональных блоков и программ. Сразу после ее выполнения появляется блок с именем “AND”. Выбрав текстовое поле внутри этого блока вы можете изменить его на имя любого другого оператора функции функционального блока или программы. Для этой цели удобно использовать Input Assistant. Если новый блок имеет большее минимальное число входов то будут добавлены новые входы. Если количество входов нового блока меньше чем количество входов выбранного блока то последние входы удаляются.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + E>.
Вставка входа. В текстовом поле входа появятся три знака вопроса которые нужно заменить на имя переменной или константы. Для этой цели удобно использовать Input Assistant.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + A>.
Вставка выхода. В текстовом поле выхода появятся три знака вопроса которые нужно заменить на имя переменной. Для этой цели удобно использовать Input Assistant. Значение этого выхода присваивается введенной Вами переменной.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + J>.
Вставка произвольного безусловного перехода на метку. В текстовом поле появятся три знака вопроса которые нужно заменить на имя метки. Метку можно вставить с помощью команды “Insert” “Label”.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + L>.
Вставка метки. В текстовом поле метки появятся три знака вопроса которые нужно заменить на имя метки. В режиме Online в конец POU автоматически добавляется метка Return. Для того чтобы вставить переход на метку используйте команду “Insert” “Jump”.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + R>.
Вставка возврата RETURN. Заметим что в режиме Online в конец схемы добавляется метка с именем RETURN и при выполнении программы по шагам перед тем как выйти из POU выполнение останавливается на этой метке.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl> + K>.
Вставка комментариев. При вводе комментария к новой строке можно перейти нажав Ctrl>+Enter>.
“Insert” “Input of box”
Быстрый ввод: Ctrl> + U>.
Добавить вход блока. У некоторых операторов число входов можно изменять (например ADD может иметь два или больше входов). Эта команда выполнима если выбран оператор (позиция курсора №1).
“Insert” “In-Pin” “Insert” “Out-Pin”
Обе команды доступны при редактировании макроса. Они используются для вставки входов и выходов макроса которые отличаются от обыкновенных входов и выходов POU способом отображения и отсутствием позиционных индексов.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl>+N>.
Инвертирование входов выходов переходов на метку прыжков или возвратов. При инвертировании на месте соединения этих элементов со схемой появляется кружок. Инверсию можно снять выполнив команду еще раз.
“Extras” “SetReset”
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl>+T>.
Команда доступна когда выбран вход или выход элемента.
Признак Set обозначается символом S а Reset - символом R.
VarOut1 получает значение TRUE когда переменная VarIn1 истинна и сохраняет свое значение даже когда переменная VarIn1 уже ложна.
VarOut2 получает значение FALSE когда переменная VarIn2 истинна и сохраняет свое значение даже когда пока переменная VarIn1уже ложна.
При многократном выполнении этой команды элемент последовательно меняется на Set Reset и обычный.
Обозначение: Быстрый ввод: Ctrl>+0>.
Добавить в выбранный блок (позиция курсора №3) вход EN и выход ENO.
Рисунок 5.3.11 – Пример применения ENO
VarOut примет значение TRUE после выполнения ADD. Если далее condition изменится в FALSE то ADD (и все что за ним) более не будет выполняться. Обратите внимание что при этом значения на его выходах не изменяются! То есть выход VarOut элемента AND остается в TRUE.
В следующем примере показано как можно использовать выход ENO.
Рисунок 5.3.12 – Пример применения ENO
X инициализируется единицей а Y нулем. Номер в правом углу блока показывает в каком порядке будут выполняться команды. X будет увеличиваться на единицу пока не достигнет значения 10. После этого на выходе блока LT (0) появится значение FALSE и выполнятся операторы SUB(3) и ADD(5). Теперь X снова становится в единицу а Y увеличивается на единицу и LT(0) будет выполняться до тех пор пока X меньше 10. Таким образом Y показывает сколько раз переменная Х пробежала значения от 1 до 10.
“Extras” “Properties ”
Выбрав функцию или функциональный блок с помощью этой команды можно получить список постоянных входных параметров (VAR_INPUT CONSTANTS) и их значений. То же самое происходит если выбрать элемент (позиция курсора №1) и дважды щелкнуть по нему мышкой. Непосредственно на CFC диаграмме постоянные параметры не отображаются.
Рисунок 5.3.13 – Диалог “Edit Parameters”
Значения постоянных входных параметров (VAR_INPUT CONSTANT) можно изменять. Для этого выберите соответствующий параметр в столбце Value. Для подтверждения изменения значения нажмите Enter> а для отмены - Esc>. Кнопка OK сохраняет все преобразования.
Для того чтобы выбрать элемент нужно щелкнуть по нему мышкой (позиция курсора №1). Чтобы выбрать больше одного элемента вы должны нажать клавишу Shift> и выбирать нужные элементы или щелкнув мышкой на свободном месте растягивать получившийся прямоугольник. Команда “Extras” “Select all” сразу выбирает все элементы.
Перемещение элементов
Один или несколько элементов можно перемещать с помощью клавиш перемещения нажав клавишу Shift>. Это можно сделать иначе: выберите элемент и перемещайте его не отпуская левую клавишу мыши. Элементы перемещаются до тех пор пока они не перекрывают другие элементы или не заходят за пределы экрана. В таких случаях элемент будет перемещен в начальную позицию и вы услышите сигнал тревоги.
Копирование элементов
Выбранные элементы можно скопировать в буфер с помощью команды ”Edit” ”Copy” и вставить с помощью команды ”Edit” ”Paste”.
Соединение элементов
Вход одного элемента можно соединять с выходом другого. Выход одного элемента может соединяться сразу с несколькими входами других элементов.
Есть несколько возможностей соединения входа элемента E2 с выходом элемента E1.
Поместите указатель мыши на выход элемента E1 (позиция курсора №4) нажмите левую кнопку мыши и удерживая ее переместите курсор мыши на вход элемента E2 (позиция курсора №3) и отпустите кнопку мыши. Линия соединения будет создана при перемещении курсора мыши.
Рассмотрим другой способ: поместите курсор мыши на вход элемента E2 нажмите левую кнопку мыши и удерживая ее переместите курсор мыши на выход элемента E1. Мы получили такое же соединение.
Переместите один из элементов так чтобы его вход (выход) соприкоснулся с выходом (входом) другого. Теперь можно как угодно перемещать элементы и при этом они останутся соединенными.
Если элемент E2 имеет свободный вход то переместив указатель мыши с выхода E1 на элемент E2 вы соедините вход и выход. Это произойдет как только вы отпустите кнопку мыши. В случае если E2 не имеет свободных входов то будет добавлен новый с которым и произойдет соединение.
Этим же методом могут быть соединены вход и выход одного элементы (обратная связь).
Аналогично соединяются входы и выходы макросов.
Если при перемещении линий соединения вы вышли за пределы рабочей области то окно автоматически прокрутится. Для сложных типов проверка соответствия типов производится при компиляции а для простых типов - при соединении. Если вход и выход нельзя соединить по причине несоответствия типов то изменится форма курсора.
Удаление линий соединения
Есть несколько способов удаления линии соединяющей выход элемента E1 и вход элемента E2:
Выберите выход элемента E1 или вход элемента E2 (позиция курсора №4) и нажмите Delete> или выполните команду “Edit” ”Delete”. Если выход элемента E1 связан с несколькими входами то будут удалены все соединения.
Поместите указатель мыши на вход элемента E2 и удерживая левую клавишу мыши переместите его на свободную область экрана. Соединение будет удалено как только вы отпустите кнопку мыши.
Изменение соединений
Соединение выхода элемента E1 и входа элемента E2 можно легко изменить на соединение выхода элемента E1 и входа элемента E3. Кликните мышкой на входе элемента E2 (позиция курсора №3) удерживая левую кнопку мыши перемесите указатель на вход элемента E3 и опустите кнопку мыши.
“Extras” ”Connectionmark”
Соединять элементы можно не только линией соединения но и соединяющим маркером. В этом случае вход и выход соединяются с маркером имеющим уникальное имя.
В нашем примере вход и выход соединяются с помощью соединяющей линии. Теперь выберите начало линии соединения (позиция курсора №3) и выполните команду “Extras” ”Connectionmark ”. Схема превратится в эквивалентную ей но в которой вход и выход соединены с помощью маркеров.
По умолчанию маркер получит имя начинающиеся с буквы “М”. Это имя можно изменить причем при изменении имени маркера входа изменяется имя маркера выхода и наоборот.
Редактирование маркера на выходе:
Если изменить имя маркера выхода то изменятся имена всех соответствующих ему маркеров входов. Нельзя выбирать имя маркера которое уже принадлежит другому маркеру. Оно должно быть уникальным.
Редактирование маркера на входе:
Производится так же как и в пункте 1.
Для того чтобы перевести маркер в линию соединения нужно выбрать маркер на выходе (позиция курсора №4) и снова выполнить команду “Extras” ”Connection marker ”.
Вставка входоввыходов “на лету”
Выберите вход или выход элемента и введите какую-либо строку с клавиатуры. На схеме появится элемент вход или выход связанный с выбранным входом или выходом элемента и с именем переменной
или константой которую вы ввели.
Порядок выполнения схемы
Каждый элемент схемы обладает номером который указывает порядок его выполнения.
При создании или вставке элемента он автоматически получает номер в соответствии со следующим правилом: слева направо и сверху вниз. Номер элемента не изменяется при его перемещении.
Последовательность действий определяет результат и должна быть изменена при необходимости.
Номер отображается в правом верхнем углу элемента если включен режим отображения.
“Extras” “Order” ” Show order”
Команда определяет показывать ли порядок выполнения схемы или нет. По умолчанию порядок выполнения показывается (в соответствующем пункте меню стоит галочка). Порядковый номер отображается в правом верхнем углу элемента.
“Extras” “Order” ”Order topologically”
Автоматическая нумерация элементов схемы в порядке слева направо и сверху вниз. Такой порядок называется топологическим. При этом не имеют значения соединения элементов схемы а важно лишь расположение элементов.
Данная команда применима также к отдельным выбранным элементам которым присваиваются номера в топологическом порядке при выполнении этой команды. Каждому выбранному элементу присваивается номер так чтобы он выполнялся перед следующим за ним в топологическом порядке элементом.
Поясним это на примере:
Рисунок 5.3.14 - Схема до выполнения команды расстановки элементов в топологическом порядке
Выбраны элементы с номерами 1 2 и 3. При выполнении команды “Order topologically” изменяются номера всех отмеченных элементов. Var3 находящийся перед меткой получает номер 2 оператор AND получает номер 4 а переход на метку получает номер 5.
Рисунок 5.3.15 - Схема после выполнения команды расстановки элементов в топологическом порядке.
Новый вставленный элемент по умолчанию получает номер в соответствии с его топологическим расположением.
“Extras” “Order” “Order one up”
При выполнении этой команды выбранные элементы перемещаются на одну позицию вверх по списку порядка выполнения элементов.
“Extras” “Order” “Order one down”
При выполнении этой команды выбранные элементы перемещаются на одну позицию вниз по списку порядка выполнения элементов.
“Extras” “Order” “Order first”
Выбранные элементы перемещаются в начало списка элементов. Порядок нумерации всех остальных элементов остаётся прежними.
“Extras” “Order” “Order last”
Выбранные элементы перемещаются в конец списка элементов. Порядок нумерации всех остальных элементов остаётся прежним.
“Extras” “Order” “Everything ordered by data flow”
Эта команда относится ко всем элементам. Порядок выполнения схемы определяется потоком данных а не позициями элементов. На следующей схеме элементы расставлены в топографическом порядке.
Рисунок 5.3.16 - Схема до выполнения команды “Everything ordered by data flow”
Рисунок 5.3.17 – Схема после выполнения команды
При выполнении этой команды создается новый список элементов. Основываясь на уже известных значениях входов CoDeSys вычисляет какой из еще не пронумерованных элементов можно выполнить следующим. Например в приведенной выше схеме оператор AND может быть выполнен сразу же как только будет известно значение его входов (1 и 2) а оператор SUB выполним после того как будет вычислен результат оператора ADD.
Обратные связи вставляются последними.
Преимущество такого порядка выполнения элементов заключается в том что элемент Output выполняется сразу после того как вычислен связанный с ним блок тогда как при топологическом порядке это происходит далеко не всегда. Одна и та же схема выполняемая в данном и в топологическом порядках может дать различные результаты.
“Extras” “Create macro”
С помощью этой команды несколько выбранных POU можно собрать в один блок который называется макросом. Макрос можно дублировать с помощью копированиявставки при этом имя каждого макроса не должно повторяться. Все соединения которые вырезаются при создании макроса превращаются во входы и выходы макроса. По умолчанию входы макросов получают имя Inn> а выходы – Outn>. Если соединение осуществлялось посредством маркера то вход или выход макроса будет соединен с маркером.
По умолчанию макрос получает имя “Macro” которое можно изменить. При редактировании макроса имя макроса находится в заголовке окна редактирования.
Рисунок 5.3.18 – Пример создания макроса
“Extras” “Jump into Macro”
С помощью этой команды вы можете редактировать макрос в отдельном окне редактора соответствующего POU. Имя макроса находится в заголовке окна редактирования. Двойной щелчок мыши по макросу эквивалентен выполнению этой команды. При редактировании макроса его входы и выходы обрабатываются как обыкновенные входы и выходы POU. Они также могут быть перемещены удалены или добавлены. Отличие только в том что по-другому выглядят и не имеют номеров. Для добавления вы можете использовать кнопки входы выходы доступные на панели команд. Прямоугольники выводов имеют сглаженные углы. Текст в прямоугольниках обозначает наименование выводов макро.
Порядок входов и выходов макроса соответствует порядку выполнения элементов макроса.
В схеме макрос выполняется как обычный блок. Внутри макроса можно выполнять команды изменения порядка действий.
“Extras” “Expand Macro”
Эта команда противоположна по действию команде “Create Macro”. Соединения с входами и выходами макроса снова изображаются как соединения с входами и выходами элементов. Если макрос не удается развернуть из-за недостатка места то он перемещается в правый нижний угол схемы до тех пор пока место не освободится.
“Extras” “Back one macro level” “Back all macro level”
Команды доступны когда макрос открыт для редактирования. Если макросы вложены один в другой то с помощью этих команд можно переключаться между разными уровнями вложенности.
Линии обратной связи непосредственно отражаются в редакторе CFC. Следует заметить что значение выхода любого блока хранится во внутренней временной переменной тип данных которой соответствует наибольшему по размеру типу данных входов.
Константы хранятся в переменных с наименьшим из возможных размеров типов данных. Так например константа “1” на входе дает тип SINT. Если теперь соединить второй вход с выходом то его тип будет аналогичным поскольку ничем более не определен.
Следующие схемы показывают как можно использовать обратную связь. Переменные x и y типа INT.
Рисунок 5.3.19 – Обратные связи в CFC
Переменная y может инициализироваться значением отличным от нуля. Входы левой схемы имеют тип SINT а правой – INT. Поэтому переменные x и y будут иметь разные значения после 129 вызовов. Хотя переменная x имеет тип INT она получит значение -127 так как внутренняя переменная переполнится. Переменная y достигнет значения 129 и продолжит увеличиваться дальше.
CFC в режиме Online
Значения входов и выходов изображаются внутри прямоугольных элементов. Мониторинг констант не производится. Для не логических переменных границы элементов расширяются так чтобы значения этих переменных были видны. Для логических переменных сами элементы и соединенные с ними линии изображаются синим если значения переменных TRUE и остаются черными если значение переменных FALSE.
Внутренние логические соединения изображаются синим если они передают значение TRUE и черным в противном случае. Значения внутренних нелогических соединений можно увидеть в квадратиках на выходах элементов.
Рисунок 5.3.20 – Примеры мониторинга выходов
Мониторинг входов и выходов макросов производится в прямоугольниках выходов. Если соединения заменены маркерами то значения передаваемые по этим соединениям изображаются внутри маркеров.
Если включен контроль потока то соединения по которым данные уже были переданы выделяются цветом.
Точки останова можно устанавливать только на тех элементах которые имеют номер. Программа будет остановлена перед выбранным элементом. Номер элемента используется как номер позиции точки останова в диалоге Breakpoints.
Установка точки останова на выбранном элементе осуществляется нажатием клавиши F9> или с помощью пункта меню “Online” “Toggle breakpoint”. Кроме того точка останова может быть поставлена двойным щелчком на элементе. Точка останова выделяется цветом определенным в опциях настройки.
В режиме Online в конце схемы автоматически будет поставлена метка с именем Return. Эта метка обозначает конец POU и при выполнении программы по шагам прежде чем выйти из POU программа будет остановлена на этой метке. В макросах метка Return не ставится.
Выполнение программы по шагам:
При использовании команды “Step over” программа останавливается на следующем элементе с большим номером. Если текущий элемент это макрос или POU то он будет выполнен по шагам при использовании команды “Step in”.
Операторы и функции МЭК
CoDeSys поддерживает все МЭК операторы. В отличие от стандартных функций данные операторы и функции не требуют подключения библиотек. Сверх требований МЭК CoDeSys поддерживает следующие дополнительные операторы не включенные в стандарт: INDEXOF и SIZEOF (см. Арифметические операторы) ADR и BITADR (см. Адресные операторы).
Арифметические операторы
Операторы сравнения
Преобразования типов
Математические функции
В этом разделе приведем описание только тех функциональных блоков которые использовались при написании программы управления
Сложение переменных типов: BYTE WORD DWORD SINT USINT INT UINT DINT UDINT REAL и LREAL.
Две переменных типа TIME можно складывать (напр. t#45s + t#50s = t#1m35s). Результат имеет тип TIME.
Рисунок 5.3.21 – Пример в CFC
Перемножение значений переменных типов: BYTE WORD DWORD SINT USINT INT UINT DINT UDINT REAL и LREAL.
Рисунок 5.3.22 – Пример в CFC
Вычитание значений переменных типов: BYTE WORD DWORD SINT USINT INT UINT DINT UDINT REAL и LREAL.
Переменной TIME можно присвоить результат вычитания двух других переменных типа TIME. Отрицательное время не определено.
Деление значений переменных типов: BYTE WORD DWORD SINT USINT INT UINT DINT UDINT REAL и LREAL.
Var 1 (* Результат равен 4 *)
Остаток от деления значений переменных типов: BYTE WORD WORD SINT USINT INT UINT DINT UDINT. Результат всегда целое число.
Var 1 (* Результат 1 *)
Побитное И. Операция применима к типам BOOL BYTE WORD или DWORD.
Var 1 (* Результат 2#1000_0010 *)
Побитное ИЛИ. Операция применима к типам BOOL BYTE WORD или DWORD.
var1 (* Результат 2#1001_1011 *)
OUT:= SEL(G IN0 IN1) означает
OUT:= IN1 если G=TRUE.
IN0 IN1 и OUT могут быть любого типа G должно быть типа BOOL. Бинарный выбор возвращает одно из двух: IN0 если G ЛОЖЬ или IN1 если G ИСТИНА.
Var1 (* Результат - 3 *)
Операнды могут быть типов BOOL BYTE WORD DWORD SINT USINT INT UINT DINT UDINTREAL LREAL TIME DATE TIME_OF_DAY DATE_AND_TIME и STRING.
GT - Больше - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра больше второго.
LT - Меньше - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра меньше второго.
LE - Меньше или равно - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра меньше или равно второму.
GE - Больше или равно - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра больше или равно второму.
EQ - Равно - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра равно второму.
NE - Не равно - Двоичный оператор возвращает TRUE если значение первого параметра не равно второму.
Описание блоков стандартной библиотеки.
Детекторы импульсов
Функциональный блок R_TRIG генерирует импульс по переднему фронту входного сигнала.
Выход Q равен FALSE до тех пор пока вход CLK равен FALSE. Как только CLK получает значение TRUE Q устанавливается в TRUE. При следующем вызове функционального блока выход сбрасывается в FALSE. Таким образом блок выдает единичный импульс при каждом переходе CLK из FALSE в TRUE.
Функциональный блок F_TRIG генерирует импульс по заднему фронту входного сигнала.
Выход Q равен FALSE до тех пор пока вход CLK равен TRUE. Как только CLK получает значение FALSE Q устанавливается в TRUE. При следующем вызове функционального блока выход сбрасывается в FALSE. Таким образом блок выдает единичный импульс при каждом переходе CLK из TRUE в FALSE.
Переключатель с доминантой включения:
Q1 = SR (SET1 RESET) означает:
Q1 = (NOT RESET AND Q1) OR SET1
Входные переменные SET1 и RESET - как и выходная переменная Q1 типа BOOL.
Функциональный блок инкрементный счетчик’.
Входы CU RESET и выход Q типа BOOL вход PV и выход CV типа WORD.
По каждому фронту на входе CU (переход из FALSE в TRUE) выход CV увеличивается на 1. Выход Q устанавливается в TRUE когда счетчик достигнет значения заданного PV. Счетчик CV сбрасывается в 0 по входу RESET = TRUE.
Функциональный блок инкрементный декрементный счетчик’.
Входы CU CD RESET LOAD и выходы QU и QD типа BOOL PV и CV типа WORD.
По входу RESET счетчик CV сбрасывается в 0 по входу LOAD загружается значением PV.
По фронту на входе CU счетчик увеличивается на 1. По фронту на входе CD счетчик уменьшается на 1
QU устанавливается в TRUE когда CV больше или равен PV.
QD устанавливается в TRUE когда CV равен 0.
Функциональный блок таймер’.
TP(IN PT Q ET) Входы IN и PT типов BOOL и TIME соответственно. Выходы Q и ET аналогично типов BOOL и TIME.
Пока IN равен FALSE выход Q = FALSE выход ET = 0. При переходе IN в TRUE выход Q устанавливается в TRUE и таймер начинает отсчет времени (в миллисекундах) на выходе ET до достижения длительности заданной PT. Далее счетчик не увеличивается. Таким образом выход Q генерирует импульс длительностью PT по фронту входа IN.
Рисунок 5.3.23 – Временная диаграмма работы TP
Функциональный блок таймер с задержкой включения’.
TON(IN PT Q ET) Входы IN и PT типов BOOL и TIME соответственно. Выходы Q и ET аналогично типов BOOL и TIME.
Пока IN равен FALSE выход Q = FALSE выход ET = 0. Как только IN становится TRUE начинается отсчет времени (в миллисекундах) на выходе ET до значения равного PT. Далее счетчик не увеличивается. Q равен TRUE когда IN равен TRUE и ET равен PT иначе FALSE. Таким образом выход Q устанавливается с задержкой PT от фронта входа IN.
Рисунок 5.3.24 – Временная диаграмма работы TON
Функциональный блок таймер с задержкой выключения’.
TOF(IN PT Q ET) Входы IN и PT типов BOOL и TIME соответственно. Выходы Q и ET аналогично типов BOOL и TIME.
Если IN равен TRUE то выход Q = TRUE и выход ET = 0. Как только IN переходит в FALSE начинается отсчет времени (в миллисекундах) на выходе ET. При достижении заданной длительности отсчет останавливается. Выход Q равен FALSE если IN равен FALSE и ET равен PT иначе - TRUE.
Рисунок 5.3.25 – Временная диаграмма работы TOF
4. Описание работы САУ инженерными системами помещения (ИСП)
Под нажатием кнопки понимается нажатие кнопки на стенде или одноименной кнопки в программе визуализации аналогично для переключателей. Под срабатыванием датчика (геркона) понимается срабатывание физического датчика (геркона) или нажатие кнопки эмулятора в программе визуализации
Управление режимами работы стенда
САУ ИСП обеспечивает демонстрацию следующих режимов работы стенда:
Режим «Норма» (SA6 – 0 индикатор HL6 - 0)
Режим «Охрана» (SA6 – 1 индикатор HL6 - 1)
Управление режимами работы ламп освещения
Лампа 1 включаетсявыключается переключателем SA2
Лампа 2 включаетсявыключается переключателем SA3
Яркость ламп 3 и 4 регулируется кнопками SB1 (Ярче) и SB2 (Темнее). При длительном нажатии кнопки SB1 (более 2 сек.) – мощность ламп будет увеличиваться; при однократном быстром нажатии (менее 2 сек.) кнопки SB1 лампы включаются на мощность пропорциональную освещенности; при однократном быстром нажатии (менее 2 сек.) кнопки SB2 лампы выключаются а при длительном нажатии (более 2 сек.) – мощность ламп начнет плавно уменьшаться.
Если после включения ламп пользователь не производит корректировку яркости то мощность ламп поддерживается пропорциональной освещенности. При этом с помощью трехпозиционного переключателя можно SA1 можно выбрать яркость каких ламп регулировать в данный момент (только лампа 3 лампа 3 и лампа 4 только лампа 4)
Программное управление:
Лампа 1 и лампа 2 включаются при срабатывании датчика движения SQ1 и при условии того что освещенность достигла нижней границы (задается пользователем в программе визуализации на ПК).
Лампа 3 и лампа 4 включаются при срабатывании датчика движения SQ2 и их яркость устанавливается пропорционально освещенности Соответственно чем меньше освещенность тем ярче должны гореть лампы 3 и 4.
При переводе САУ в режим «Охрана» имитируется присутствие человека в “помещении”. В случайном порядке на разные промежутки времени включаются лампы 1234 при условии того что освещенность достигла нижней границы лампы 3 и 4 включаются на 50% своей мощности.
Отображение климатических параметров в помещении
На экран персонального компьютера выводится информация о температуре (SQ6) и влажности (SQ7) в «помещении».
Защита бытовых приборов в помещении
Розетка 1 включаетсявыключается переключателем SA4 при условии что не сработал «датчик протечки» (эмулятор SA7)
Розетка 2 включаетсявыключается переключателем SA5 при условии что не сработал «датчик протечки» (эмулятор SA7)
Розетка 1 и розетка 2 выключаются при срабатывании «датчика протечки» (включение SA7). При включении SA7 загорается также индикатор «Тревога» (HL7) и «закрывается электроклапан». Розетки включаются снова ТОЛЬКО вручную (из программы визуализации на ПК) при условии что SA7 выключен. Тогда гаснет и HL7.
При переводе САУ в режим «Охрана» выключаются обе розетки и “закрывается электроклапан” (индикатор HL2 гаснет). При срабатывании “датчика протечки” (включение SA7) загорается индикатор «Тревога» (HL7) который отключается только вручную из программы визуализации на ПК.
Охранная сигнализация в помещении
В режиме “норма” не происходит никаких действий со стороны программы охранной сигнализации
При переводе САУ в режим «Охрана» ПЛК анализирует состояние датчиков движения (SQ1 и SQ2) а также состояние герконов (SQ3 и SQ4). При срабатывании любого из этих датчиков включается индикатор «Тревога» (HL7) отключить который возможно только из программы визуализации на ПК. При этом когда герконы SQ3 и SQ4 замкнуты (“проникновения” нет) то горят соответствующие им индикаторы герконов (HL3 и HL4). При срабатывании геркона соответствующий индикатор гаснет.
Если в режиме «Охрана» сработает любой из датчиков движения или любой из герконов или будет включен любой их эмулятор то лампы начнут мигать создавая неблагоприятные условие для грабителей и включится индикатор «Тревога» (HL7) .
5. Программа управления САУ инженерными системами помещения.
Объявление переменных
VAR программные переменные
HL8_1включение HL8 с генератора случайных чисел в режиме «охрана»
HL9_1включение HL9с генератора случайных чисел в режиме»охрана»
HL12лампа 3 (освещение «комнаты 1-го этажа»)
HL13 лампа 4 (освещение «комнаты 1-го этажа»)
HL12_1включение HL12 с генератора случайных чисел в режиме «охрана»
HL13_1включение HL13 с генератора случайных чисел в режиме «охрана»
SQ1 SQ2 датчики движения (эмуляторы с визуализации)
SQ3геркон на имитации окна (эмулятор с визуализации)
SQ4 геркона имитации двери (эмулятор с визуализации)
SA1_1 SA1_2SA1_3SA1_1_2 SA1_2_2 SA1_3_2SA1 - трехпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора ламп регулируемых по мощности (HL12 HL12+HL13HL13) - программная реализация
SB1кнопка без фиксации «Ярче» (регулируется яркость ламп выбранных переключателем SA1) (эмулятор с визуализации
SB2кнопка без фиксации «Темнее» (регулируется яркость ламп выбранных переключателем SA1)(эмулятор с визуализации
SA2 двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 1 (HL8)(эмулятор с визуализации
SA3 двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения лампы 2 (HL9)(эмулятор с визуализации
SA4 двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 1» (HL10)(эмулятор с визуализации
SA5двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для включенияотключения индикации напряжения на «розетка 2» (HL11(эмулятор с визуализации)
SA6двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для выбора режима работы стенда НОРМА-0ОХРАНА-1(эмулятор с визуализации
SA7двухпозиционный переключатель с фиксацией положения предназначен для эмуляции срабатывания «датчика протечки воды» (эмулятор с визуализации
SQ1_2прибавление нижней границы освещенности
SQ1_3уменьшение нижней границы освещенности
SQ5_3прибавление освещенности
SQ5_4уменьшение освещенности
PROGпрограммное управление 0-ВКЛ1-ВЫКЛ - кнопка PROG на визуализации
VIZUуправление с виртуальной консоли 0-ВКЛ1-ВЫКЛ - кнопка STAND на визуализации
SA6S1 вспомогательная переменная - или с кнопки на визуализации SA6 или с переключателя на стенде SA6S
SQ1S1вспомогательная переменная - или с кнопки на визуализации SQ1 или датчик движения 1
TR1мигание при проникновении
x1увеличение множителя
SQ5 датчик освещенности (эмуляторы с визуализации)
SQCUR1SQCUR2установленный процент мощности ламп HL12HL13 из визуализации а режиме норма в %
SQCUR3мощность ламп HK12HL13 в при программном управлении в %
SQ1_1 установка нижней границы освещенности
SQ5_1вывод на дисплей освещенности в %
SQ5_2100 - % с датчика
SQ6_1пересчитанное значение температуры
SQ7_1пересчитанное значение влажности
TON1 TON2 TON5 TON6 TON7 TON8 TON9 TON10 TON11 TON12 TON13:
R_TRIG1 R_TRIG2 R_TRIG6 R_TRIG8 R_TRIG10 R_TRIG11R_TRIG13 R_TRIG14: R_
CTUD1 CTUD3 CTUD4 CTUD5:
F_TRIG1 F_TRIG5 F_TRIG7: F_
VAR_INPUT входные переменные
SQ1S AT %IX0.0: датчик движения 1
SQ2S AT %IX0.4: датчик движения 2
SQ3S AT %IX0.1: геркон на окне
SQ4S AT %IX0.5: геркон на двери
SB1S AT %IX0.2: кнопка ярче
SB2S AT %IX0.6: кнопка темнее
SA1_1S AT %IX1.3: BOOL:=управление лампой 3
SA1_2S AT %IX1.7: BOOL:=управление лампой 4
SA2S AT %IX1.0:управление лампой 1
SA3S AT %IX1.4:управление лампой 2
SA4S AT %IX1.1:управление розеткой 1
SA5S AT %IX1.5:управление розеткой 2
SA6S AT %IX1.2:нормаохрана
SA7S AT %IX1.6:эмулятор датчика протечки
SQ5S AT %IB20: датчик освещенности
SQ6 AT %IB24:датчик температуры
SQ7 AT %IB22:датчик влажности
VAR_OUTPUT выходные переменные
HL2 AT %QX3.0: индикация включения запорного»электроклапана»
HL3 AT %QX3.4: индикация срабатывания геркона «окна»
HL4 AT %QX3.1: индикация срабатывания геркона «двери»
HL5 AT %QX3.5: индикация срабатывания «датчика протечки воды»
HL6 AT %QX3.2: индикация режима работы стенда «нормаохрана»
HL7 AT %QX3.6: индикация «тревоги»
HL8 AT %QX4.1: лампа 1 (освещение «комнаты 2-го этажа»)
HL9 AT %QX4.4: лампа 2 (освещение «комнаты 2-го этажа»)
HL10 AT %QX4.7: индикация отключения напряжения на «розетка 1»
HL11 AT %QX4.10: индикация отключения напряжения на «розетка 2»
SQCUR1S AT %QB50: установленная мощность лампы 3 в дискретах
SQCUR2S AT %QB60: установленная мощность лампы 4 в дискретах
Программа приведена в приложении 2.
6. Программа визуализации САУ инженерными системами помещения.
Рисунок 5.6.1 – Общий вид программы визуализации.
Все переключатели и кнопки находящиеся на передней панели управления стендом дублируются одноименными кнопками в программе визуализации (пункт 6).
В программе добавлены кнопки для переключения вида управления – ручноепрограммная – кнопка «PROG» и для переключения работа со стендаработа из программы визуализации добавлена кнопка «STAND».
В программе визуализации добавлены следующие эмуляторы:
датчиков движения SQ1 и SQ2 которые работаю по схеме ИЛИ с физическими датчиками и не блокируются как при работе со стенда так и при работе из программы визуализации.
эмуляторы герконов SQ3 и SQ4 которые также как работаю по схеме ИЛИ с физическими герконами и тоже не блокируются как при работе со стенда так и при работе из программы визуализации.
эмулятор датчика освещенности в виде шкалы и кнопок «+» и «-» этот эмулятор работает только из программы визуализации при работе со стенда данные снимаются с физического датчика освещенности. А кнопки блокируются.
Для задания времени работы и интервала перерыва между включениями ламп в режиме «Охрана» добавлена шкала и кнопки «+» и «-»
В программе визуализации выводятся следующие сообщения:
- при ручном управлении (кнопка «PORG» отжата);
- при программном управлении (кнопка «PORG» нажата);
- при режиме «Норма» (кнопка SA6 отжата);
- при режиме «Охрана» (кнопка SA6 нажата );
- при работе из программы визуализации (кнопка «STAND» - отжата);
- при работе со стенда (кнопка «STAND» - нажата);
- при проникновении в режиме «Охрана» или при протечке воды;
- при проникновении в режиме «Охрана»;
- при протечке воды.
Все элементы программы визуализации снабжены всплывающими подсказками.

Содержание.doc

Технико-экономическое обоснование темы ..
Выбор элементной базы системы управления ..
1. Выбор входных модулей ..
2. Выбор выходных модулей
3. Выбор источника питания .
4. Выбор процессора .
Разработка принципиальной схемы САУ инженерными системами помещения
Разработка программы управления САУ инженерными системами помещения
1.Структура контроллера на основе BC9120 .
2. Структура среды программирования . .
3. Описание языка программирования
4. Описание работы САУ инженерными системами помещения
5.Программа управления САУ инженерными системами помещения
6. Программа визуализации САУ инженерными системами помещения
Описание конструкции САУ инженерными системами помещения (учебно-демонстрационный стенд)
1. Конструкция учебно-демонстрационного стенд
Расчет надежности . ..
Экономическая часть
1 Составление плана-графика на разработку .
2 Составление сметы затрат на разработку
2.1 Материальные затраты
2.2 Затраты на оплату труда
2.3 Обязательные отчисления во внебюджетные фонды ..
2.4 Амортизация основных фондов
Безопасность и экологичность проекта .
1. Анализ вредных и опасных факторов
1.1. Повышенное значение напряжения в электрической цепи которое может воздействовать на человека
1.2. Повышенный уровень шума .
1.3. Неудовлетворительные условия зрительной работы
1.4. Неудовлетворительные микроклиматические параметры .
1.5. Психофизиологические перегрузки пользователя и их последствия ..
2. Трудоохранный анализ информационной технологии и ее оздоровление
3. Обеспечение пожарной безопасности при эксплуатации проектируемого объекта .
4. Экологичность проекта

АННОТАЦИЯ.doc

Цель проекта – разработка учебно-демонстрационного стенда «Система автоматического управления инженерными системами помещения»
Средства разработки – среда программирования TwinCAT BECKHOFF.
Назначение проекта – повышение уровня и качества образования обучение студентов работе с промышленными котроллерами BECKHOFF и среде для их программирования TwinCAT помощь в освоение языков стандарта МЭК 61131-3 демонстрация возможностей контроллеров и работы автоматики в действии.
Область применения – сфера образования
The project purpose is development of the educational and demonstration stand «Automatic control system of engineering systems of a premise»
Development tools – TwinCAT BECKHOFF.
Project assignment – raising of level and quality of derivation training of students to operation with industrial BECKHOFF’s controllers and the software for their programming TwinCAT the help in learning of languages of standard IEC 61131-3 demonstration of possibilities of controllers and automation in action..
The area of application of stand is education sphere.