Автоматизированная система управления бытового водонагревателя с системой подводящих труб
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?оверхностью твердого тела и жидкостью называется теплоотдачей, а поверхность тела, через которую переносится теплота, - поверхностью теплообмена или теплоотдающей поверхностью.
Процесс передачи энергии от одного тела другому без совершения работы называют теплообменом или теплопередачей. При теплообмене не происходит превращения энергии из одной формы в другую, часть внутренней энергии горячего тела передается холодному.
Для нагревания тела массой m от температуры t1 до температуры t2 необходимо передать ему количество теплоты:
= cm(t2-t1)=cm?t.
При остывании тела его конечная температура t2 оказывается меньше начальной t1, и количество теплоты, отдаваемое телом, отрицательно.
Коэффициент с называют удельной теплоемкостью. Удельная теплоемкость - это количество теплоты, которое получает или отдает 1кг вещества при изменении его температуры на 1К.
Рассмотрим термодинамические процессы, протекающие в нашей системе модели бытового водонагревателя с системой подводящих труб, и запишем уравнения, описывающие термодинамические процессы в каждом узле системы, представленной на рисунке 1.1.
) Процесс нагревания воды до необходимой температуры Q2 в первой емкости:
P?t=Cв*M1*Q2+M1*Cв*(Q1-Q2) (1.3)
Считаем, что необходимая нам Q2=50. В таком случае, моделирование данного уравнения не требуется, т к температура выходящего потока является константой. Предположим, что электрический нагреватель оснащен датчиком, настроенным непосредственно на необходимую нам температуру (по достижению её, нагреватель отключается).
) Процесс смешивания двух жидкостей, для получения необходимой температуры:
Q3=?((Q1*G2+G1*(Q2-Q3)-Q3)/M2)(1.4)
1.3 Анализ математической модели
Необходимо проанализировать полученную математическую модель, с целью выявления:
установившегося значения итоговой температуры;
времени регулирования;
перерегулирования;
установившейся ошибки.
В пакете Simulink среды разработки Matlab построим схему модели бытового водонагревателя с системой подводящих труб, используя функциональные блоки. Зададим константы и установим связи между блоками в соответствие с математической моделью. . Воспользуемся функциональным блоком Scope для отслеживания переходного процесса и выявления установившегося значения температуры.
Реализованная схема представлена на рисунке 1.2
Рисунок 1.2 - Схема программы в пакете Simulink
Переходный процесс, показывающий зависимость температуры от времени представлен на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Переходный процесс температуры
Получим установившееся значение температуры равное 47,6517 C, установившееся за время t=16с.
На графике, так же, изображена прямая, обозначающая нижний предел пятипроцентной трубки регулирования. Её величина рассчитана как 95% от установившегося значения температуры и равна 48С. Также указан и верхний предел трубки регулирования 45С. Указаны и температуры входных потоков.
Добавим к нашей программе ПИД-регулятор для управления напряжением на вентиляторе. Изменяя интенсивность потока G2. Получим температуру 50С. Время регулирования равно 30с.
Новая схема программы представлена на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 - Схема программы с ПИД-регулятором
В блоке Signal Constraint зададим параметры, необходимые для расчета коэффициентов ПИД-регулятора. Результаты расчета представлены на рисунке 1.5, переходный процесс с ПИД-регулятором - на рисунке 1.6.
Рисунок 1.5 - Полученные коэффициенты ПИД-регулятора
Рисунок 1.6 -Переходный процесс с ПИД-регулятором
2 Интегрированная среда разработки Trace Mode 6
.1 Общие сведения
TRACE MODE 6 /1,4,5,7/ состоит из инструментальной системы (интегрированной среды разработки) и из набора исполнительных модулей.
С помощью исполнительных модулей TRACE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени. TRACE MODE позволяет создавать проект сразу для нескольких исполнительных модулей - узлов проекта.
Инструментальная система включает полный набор средств разработки АСУТП, а именно средства создания:
операторского интерфейса (SCADA/HMI);
распределенных систем управления (РСУ);
промышленной базы данных реального времени;
- программ для промышленных контроллеров (SOFTLOGIC), а также средства управления бизнес-процессами производства (АСУП):
- систем управления основными фондами и техническим обслуживанием оборудования (EAM);
систем управления персоналом (HRM);
систем управления производством (MES).
Вместе TRACE MODE и T-FACTORY™ дают решения для комплексного управления в реальном времени технологическими процессами и производственным бизнесом, образуя интегрированную платформу для управления производством.
2.2 Инструментальная среда Trace Mode
Технология интегрированной разработки АСУ ТП объединяет программирование как операторского интерфейса, так и промышленных контроллеров.
Инструментальная система состоит из следующих редакторов:
- редактор базы каналов;
редактор представления данных (РПД);
редактор шаблонов.
Редактор базы каналов необходим для разработки структуры проекта, а также включает математические основы обработки данных и управления (распределенная база реального времени):
- описываются конфигурации всех рабочих станций, УСО, контроллеров;
?/p>