САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
Локальные системы управления
Тема: система автоматического регулирования температуры в транспортном инкубаторе для новорожденных.
Выполнил ст. гр. УИТ-51
______ Дорофеев Ю.П.
«___»___________2007г.
Допущен к защите
Руководитель проекта
_____ Скоробогатова Т.Н.
«___»___________2007г.
Защитил с оценкой _______
_______Скоробогатова Т.Н. «___»_____________2007г.
2007
СОДЕРЖАНИЕ
1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 13
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 15
ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 15
2.1 Выбор микропроцессора 15
. (1) 15
2.2 Выбор усилителя мощности 16
2.3 Выбор электронагревательного элемента 16
4.1 Расчет общей передаточной функции системы и проверка системы на устойчивость 21
4.2 Расчет передаточной функции системы с учетом микропроцессора, расчет системы на устойчивость 24
6 ПОСТРОЕНИЕ ЖЕЛАЕМОЙ ЛАЧХ СИСТЕМЫ, ЛАЧХ 30
КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 30
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития человечества уже не мыслим без широкого внедрения новейших технологий, их повсеместного и каждодневного потребления. Одной из сфер применения этих технологий является автоматизация, интересы которой касаются практически всех областей жизни человека. Она проникает всюду, начиная от бытовой деятельности людей и заканчивая новейшими исследовательскими и медицинскими технологиями.
Системы автоматического управления создаются для того, чтобы без непосредственного участия человека поддерживать необходимый режим работы различных объектов и управлять этим процессом. Системы автоматического управления самостоятельно, без вмешательства извне либо поддерживают постоянной, либо изменяют по заранее заданному закону одну или несколько физических величин, характеризующих процессы, протекающие в обслуживаемых объектах.
Целью курсового проекта является разработка локальной системы автоматического регулирования температуры внутри транспортного инкубатора для новорожденных. Разработка данной автоматической системы управления необходима для транспортировки новорожденных в соответствии с современными представлениями об оптимальной транспортировке в любых транспортных средствах, - автомобилях, самолётах, вертолётах.
1 Техническое задание
1.2 Назначение ЛСАУ регулирования температуры
САУ регулирования температуры предназначена для контроля за температурой внутри транспортного инкубатора для новорожденных.
Регулирование температуры и поддержание её на заданном уровне необходимо для получения наиболее благоприятных условий для ребенка.
Для инкубаторов транспортного назначения актуальным является применение электрообогрева. Это обусловлено тем, что полеты есть возможность автономной работы инкубатора за счет аккумуляторов.
В рамках курсового проекта будет разработана локальная система автоматического управления регулирования температуры внутри транспортного инкубатора, основанная на его электрическом обогреве.
1.2 Состав и принцип работы ЛСАУ
Принцип работы системы состоит в следующем. Датчик температуры фиксирует температуру в камере пациента. На основании данных датчика микропроцессор вырабатывает напряжение, которое усиливается усилителем и поступает на электронагревательный элемент расположенный внутри ложа пациента. Электронагревательный элемент осуществляет обогрев камеры, и температура вновь фиксируется датчиком. Возмущающее воздействие влажности фиксируется датчиком влажности и корректируется работа системы. Функциональная схема системы приведена в приложении А.
1.3 Технические требовании предъявляемые к ЛСАУ
Система должна отвечать следующим параметрам и характеристикам:
диапазон регулирования температуры, С - 30÷37;
перерегулирование, % 30;
время регулирования, с 30;
напряжение питающей сети, В 220;
температура начала обогрева, С 20;
чувствительность, С 0,5;
влажность, % 95;
колебательность 1.5;
скорость опроса датчика, с-1 4;
ускорение опроса, с-1 1;
максимальная допустимая ошибка 4.
2 Выбор и обоснование выбора элементной базы локальной системы управления
2.1 Выбор микропроцессора
S7-300 - это микропроцессоры, предназначенные для решения широкого круга задач автоматического управления. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, комбинированное использование систем локального и распределенного ввода-вывода, мощные коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем управления в различных областях промышленного производства. Особенностью микропроцессора являются встроенные аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Исходя из требуемых технических характеристик и экономической эффективности, выбираем процессор S7-300.
Технические характеристики микропроцессора S7-300:
- максимальная тактовая частота, МГц 33;
- ОЗУ для программ и данных, кб 32;
- время выполнения двоичных команд, мкс 0,6;
- счетчики/таймеры 32/64;
- цифровые входы/выходы 128/16;
- аналоговые входы/выходы 32;
- напряжение питания, В 5.5…12;
- рабочий интервал температур, ºС - 55...+125.
Передаточная функция цифрового устройства микропроцессор является стандартной и имеет вид: