диплом по Радиотехнике. Тема Регулятор температуры в шкафах автоматики.

ВСЕ ДОП ФАЙЛЫ В ЛС

диплом по Радиотехнике. Тема Регулятор температуры в шкафах автоматики.

Настоящий этап развития научно-технического прогресса сопровождается непрерывным ростом количества производств, требующих внедрения систем автоматики и телемеханики. Различные отрасли народного хозяйства, ввиду сложившегося исторически распределения производительных сил, характеризуются различными климатическими условиями, и соответственно различными температурными режимами, в которых находится технологическое оборудование, включающее средства автоматизации. Наиболее контрастно проблема теплового режима средств автоматизации проявляется в добывающих и энергетических областях промышленности, ввиду технологической необходимости размещения комплектов автоматики – щитов и шкафов автоматизации вне помещений, а также значительным разбросом суточных и годовых температур в местах расположения данных производств.

Проблема термостабилизации средств автоматизации обусловлена, с одной стороны, ограниченным диапазоном температур, в которых полупроводниковые приборы, лежащие в составе большинства автоматических систем, способны работать без значительных отклонений параметров, а, с другой стороны, резкие перепады температуры приводят к образованию конденсата, что приводит к снижению изоляционной способности смонтированных в шкафах комплектующих – данный фактор во многом критичен для шкафов релейной защиты и автоматики, содержащих высоковольтные коммутационные устройства.

Целью настоящей работы является проведение всестороннего анализа задачи регулирования температуры в шкафах автоматики. В ходе работы решается ряд задач:

-                  анализ влияния колебаний температуры на работу средств автоматизации;

-                  рассмотрение температурного профиля шкафа КИПиА, как объекта регулирования;

-                  обзор средств измерения температуры воздуха;

-                  обзор средств и методов регулирования и стабилизации температуры воздуха.

Основным методом исследования, применяющимся при выполнении настоящей работы, является метод критического анализа научной и технической литературы.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................... 3

1 АНАЛИЗ ЗАДАЧИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ШКАФАХ АВТОМАТИКИ............................................................................................... 5

1.1 Влияние колебаний температуры на работу средств автоматизации......... 5

1.2 Температура в шкафу автоматики как объект регулирования................. 10

1.3 Обзор средств измерения температуры воздуха в шкафах автоматики... 13

1.4 Обзор средств регулирования температуры............................................. 16

1.5 Обзор методов регулирования и стабилизации температуры воздуха..... 19

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ В ШКАФУ АВТОМАТИКИ............................................................................................. 24

2.1 Обоснование и разработка структурной схемы системы регулирования. 24

2.2 Выбор датчика температуры.................................................................... 25

2.3 Выбор нагревателей и охлаждающих элементов..................................... 27

2.4 Выбор управляющего микроконтроллера................................................ 30

2.5 Расчет принципиальной схемы регулятора температуры......................... 33

2.6 Разработка конструкции печатного узла регулятора температуры.......... 42

3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ........................................................................................................................ 49

3.1 Разработка алгоритма регулирования температуры................................. 49

3.2 Разработка алгоритма опроса датчиков.................................................... 58

3.3 Разработка алгоритма обмена данными................................................... 59

3.4 Тестирование программного обеспечения............................................... 61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................. 65

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ........................................ 66

ПРИЛОЖЕНИЕ – ИСХОДНЫЙ КОД УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ... 69

1.                Выравнивание температурных полей в шкафах автоматики и релейной защиты / М. В. Сотников, М. А. Облизин, А. В. Клейменов, С. В. Голобоков // Вестник Пензенского государственного университета. – 2023. – № 3(43). – С. 104-110. – EDN FFNRUT.

2.                Использование нелинейных элементов в тепловой модели для прогнозирования взаимного теплового влияния силовых кристаллов IGBT-модуля / М. В. Ильин, И. В. Гуляев, Ф. Бриз Дель Бланко, Е. А. Вилков // Интеллектуальная электротехника. – 2019. – № 3. – С. 111-122. – DOI 10.46960/2658-6754_2019_3_111. – EDN NCYWTS.

3.                Андрианов, И. К. Численная модель многокритериальной оптимизации тепловой защиты оболочечных элементов в условиях теплового и силового нагружения / И. К. Андрианов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2021. – № 3(51). – С. 14-20. – DOI 10.17084/20764359-2021-51-14. – EDN VVZVOM.

4.                Петров, А. С. Термомеханический анализ конструкции при сварке в системе Marc / А. С. Петров, М. С. Нюняйкина, К. С. Бормотин // Молодёжь и наука: актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований. Материалы III Всероссийской национальной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО "КнАГУ", 2020. - С. 31-32. EDN: MXCBSE

5.                Викулин, А. В. Разработка системы охлаждения и верификация результатов моделирования температурного состояния рабочей лопатки газовой турбины / А. В. Викулин, В. А. Земляная, Е. Н. Жильцова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2018. - Т. 20. - № 6 (86). - С. 114-119.      

6.                Горелов, С. Н. Алгоритм поиска оптимального варианта конструкции методом локальных вариаций множителей Лагранжа / С. Н. Горелов, М. И. Климов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2013. - № 9 (158). - С. 190-195. EDN: RLEACF 

7.                Андрианов, И. К. Математическая модель оптимального массового расхода охладителя в каналах теплоотвода оболочковых элементов турбомашин / И. К. Андрианов, М. С. Гринкруг // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2017. - Т. 21. - № 2 (76). - С. 42-46. EDN: YSEKBH  

8.                Ким, К. К. Алгоритм CFD-моделирования процесса тепломассопереноса в совмещённом электротехническом устройстве / К. К. Ким, А. А. Просолович, С. Н. Иванов // Учёные записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Науки о природе и технике. - 2020. - № III-1 (43). - С. 65-72. EDN: EYUGQA

9.                Медведева, Н. В. Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы методом неопределённых множителей Лагранжа / Н. В. Медведева, Я. Ю. Ялунин // Математические методы и модели в теоретических и прикладных исследованиях: сборник научных трудов / под науч. ред. Г. А. Тимофеевой, О. В. Куликовой. - Екатеринбург: УрГУПС, 2012. - С. 269-279. EDN: ZWUYYT

10.           Папушкин, М. А. Моделирование фильтрационного охлаждения тел на примере лопаток турбины ГТД / М. А. Папушкин, С. П. Серебряков // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 2. - № 46. - С. 34-36. EDN: VXOPXX

11.           Андрианов И.К. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕПЛООТВОДА В МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ТУРБОМАШИН \\ Андрианов И.К. // Перспективы науки. 2019. № 1 (112). С. 25-28. EDN: ZDSWAX 

12.           Андрианов И.К., Гринкруг М.С. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛООБМЕННОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ ТОНКОСТЕННЫХ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ОБОЛОЧЕК ТУРБОМАШИН \\ Андрианов И.К., Гринкруг М.С. // Математическое моделирование и численные методы. 2016. № 2 (10). С. 24-38. EDN: WIMKLB     Andrianov I.K., Stankevich A.V. THE STRESS-STRAIN STATE SIMULATION OF THE AIRCRAFT FUSELAGE STRETCH FORMING IN THE ANSYS \\ Andrianov I.K., Stankevich A.V. // В сборнике: Journal of Physics: Conference Series. International Conference "Information Technologies in Business and Industry". 2019. С. 082002. EDN: DBYFKU

13.           Зубков, П. А. Аналитическая модель оценки эффективности тепловой изоляции корпуса корабля при использовании современных теплоизоляционных материалов / П. А. Зубков // Морской вестник. – 2024. – № 1(89). – С. 10-14. – EDN HHUFHV.

14.           Семенов, Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 416 с.: ил. (Серия «Библиотека инженера»).

15.           MC33364. Advance Information. Motorola, 2010.

16.           Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. – К.: МК-Пресс, 2007. – 288 с.

17.           Гейтенко, Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет: учебное пособие. – М.: СОЛОН-Пресс, 2008. – 448 с.

18.           Кашкаров, А.П. Импульсные источники питания: схемотехника и ремонт: учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 184 с.