Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автомат (греческое automatos - самодействующий) - устройство (машина, аппарат, прибор), позволяющее осуществлять производственный процесс без непосредственного участия человека и лишь под его контролем.

Автоматизация - применение технических средств, математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью или частично от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.

Внедрение автоматизированных систем дает большой положительный эффект: повышает экономическую эффективность использования оборудования и военной техники, обеспечивает более оперативное и обоснованное принятие решения командирами и начальниками, обеспечивает заметное сокращение сроков выполнения определенных работ, улучшает условия труда, позволяет на более высоком качественном уровне решать стоящие задачи.

Автоматы могут работать в тяжёлых, вредных и опасных для здоровья человека условиях. Поэтому автоматизация производства полностью исключает или существенно снижает отрицательное воздействие производственного процесса на человека, поскольку человек заменяется автоматами различного служебного назначения.

Экономические преимущества использования автоматических систем в производстве вытекают из их технических преимуществ. К экономическим преимуществам автоматизации можно отнести: возможность значительного повышения производительности труда; более экономичное использование физического труда, материалов и энергии; более высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода времени от возникновения потребности в изделии до получения готовой продукции; возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.

На данный момент развитие автоматических систем продвигается высокими темпами. Перспективы этой отрасли определены государственными планами по экономическому и техническому развитию.

Внедрение новых технологий, которые не обходятся без автоматических систем управления и контроля, обеспечивает стабильный экономический рост производства с высокой конкурентоспособностью на мировом рынке. Немаловажное значение мировое сообщество уделяет свойствам и параметрам, которыми обладает та или иная автоматическая система, т.е. учитывается не только способы управления и контроля, но и безопасности: блокировка и защита.

В настоящее время актуальна проблема поддержания определенного уровня влажности в теплицах.

В данном курсовом проекте рассмотрена схема автоматического регулятора полива для теплицы, произведен полный её технический и конструктивный расчет, определены основные параметры и условия эксплуатации, изучены и приведены основные свойства и характеристики. Представлены схемы этого аппарата. Применив данную работу, построение приведенного аппарата становится вполне доступной и простой задачей.

Технологическая характеристика объекта автоматизации

Автоматический регулятор полива состоит из двух частей:

блок управления (выполнен на активных полупроводниковых элементах),

силовая часть (состоит из электромагнитного клапана и устройства сигнализации).

Назначение системы состоит в том, чтобы поддерживать заданный уровень влажности в теплице.

Если влажность в теплице ниже заданного уровня, то при включении аппарата в сеть питания срабатывает электромагнитный клапан поливной установки и начинается полив. При повышении влажности сопротивление датчика уменьшается и полив прекращается. В случае, когда напряжение на клапан подано, а датчик влажности по каким-либо причинам не увлажняется (отсутствует вода в системе, вышел из строя клапан и т.д.), через 60 с включается аварийная сигнализация. Сигнализация будет работать до тех пор пока датчик влажности не будет увлажнён или не будет выключена установка.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1

Сорбционный датчик влажности представляет собой тонкий витой капроновый шнур, натянутый между двумя электродами. При попадании на шнур капель воды между его нитями образуется канал из водяной плёнки. Сопротивление шнура резко уменьшается, и формируется команда на выключение поливной установки. После высыхания шнура его сопротивление снова увеличивается и вновь включается поливная установка.

Параметры датчика влажности (шаг скрутки нитей, расстояние между электродами и др.) подбирают экспериментально таким, чтобы время высыхания шнура совпадало со временем сохранения плёнки влаги на поверхности листа. Датчик устанавливают в теплице непосредственно в зоне расположения листьев черенков на расстоянии 10…20 см над поверхностью грунта.

Технические характеристики:

Рабочий интервал изменения сопротивления датчика, кОм 20…120

Задержка включения сигнала аварии, с … 60±10

Максимальный ток нагрузки исполнительного механизма, А … 3

Наибольшая длина проводной линии от датчика до прибора, м … 50

Потребляемая мощность от сети, Вт … 20

Габариты, мм … 500*500*200

Масса, кг … 3

Разработка функциональной схемы автоматической системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2

На рисунке 2 представлена функциональная схема автоматического регулятора полива. Данная схема состоит из следующих функциональных узлов:

1 - трубопровод;

2 - исполнительное электромагнитное устройство (электромагнитный клапан);

3 - оросительная сеть;

4 - природный водоём;

NSA - устройство управления;

НЕ - датчик влажности;

Описание работы принципиальной электрической схемы

Прямоугольные импульсы с мультивибратора, собранного на транзисторах VT2 и VT4, через резистор R8 ("Регулятор влажности") и конденсатор С5 поступают на датчик, а затем на выпрямитель, собранный на диодах VD9, VD10. Через усилитель постоянного тока на транзисторах VT6, VT10 выпрямленное напряжение поступает на пороговое устройство - триггер на транзисторах VT12, VT13. Нагрузкой порогового устройства служит вспомогательное электромеханическое реле KV4. Одновременно сигнал с порогового устройства поступает на реле времени (транзисторы VT9, VT11) и устройство совпадения (VT7, VT8).

Когда датчик влажный, его сопротивление мало (20…30 кОм) и напряжение, поступающее на пороговое устройство, недостаточно для его переключения. При этом транзистор VT13 закрыт, а реле КV4 обесточено. По мере высыхания датчика его сопротивление увеличивается, и при определённой влажности и, следовательно, напряжении на входе выпрямителя происходит переключение порогового устройства. Транзистор VT12 закрывается, а VT13 открывается, реле KV4 срабатывает. Его контакты KV4.1 включают исполнительное реле KV2, контакты которого KV2.1 включают электромагнит клапана подачи воды и транспарант "Полив". Исходное напряжение на датчике устанавливают переменным резистором R8, задавая тем самым влажность, при которой сработает пороговое устройство.

В результате полива растений увлажняется и датчик. Сопротивление датчика уменьшается, и при определённом его значении происходит обратное переключение порогового устройства, реле KV4 и KV2 выключаются, обесточивается обмотка электромагнитного клапана, и подача воды прекращается. Далее эти процессы периодически повторяются.

В случае, когда напряжение на клапан подано, а датчик влажности по каким-либо причинам не увлажняется, через 60 с включается аварийная сигнализация. Действительно, когда транзистор VT13 открывается, то на транзистор VT7поступает открывающее напряжение. Одновременно запускается мультивибратор, который генерирует импульсы длительностью 60 с. Если датчик не увлажнится в течении 60 с и пороговое устройство не вернётся в исходное состояние, то открывающее напряжение поступит на транзистор VT8. Сработает реле KV3, подавая напряжение на обмотку реле KV1. Это реле тоже сработает и контактами KV1.1 включит транспарант "Авария" и звуковой сигнал. В этом состоянии прибор будет находиться до тех пор, пока вновь не будет увлажнён датчик или не будет выключена установка.

Прибор питается от сети через стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах VT1, VT3, VT5.

Выбор шкафов и пультов управления

Шкафы, пульты управления применяются для размещения в них схем управления, силовых, коммутационных и защитных устройств. Для размещения крупногабаритных элементов и мощных силовых реле применяются шкафы управления, т.к. они гораздо больше по объему, чем пульты управления.

Пульт не является стандартным, поэтому ГОСТа и типа на него не существует. Корпус изготавливается из листовой стали толщиной 2мм. Передняя и задняя крышки соединяются при помощи двух завес и защелками. Между крышками располагаются резиновая прокладка по месту соединения, которая предотвращает попадание влаги, пыли и т.п. загрязнителей, которые могут нарушить работу устройства. Во избежание коррозии металлические стенки корпуса внутри и снаружи покрывают слоем защитного лака. При подводке кабеля к пульту управления его помещают в железный короб, для создания более безопасных условий эксплуатации. Все металлические части корпуса и подводящего короба необходимо заземлить.

Для наших целей мы использовать пульт управления, т.к. элементы, которые необходимо разместить, занимают достаточно малое место, а применение шкафа нецелесообразно и экономически нерентабельно.

В пульте расположены следующие элементы:

1 - печатная плата (схема управления);

2 - силовой трансформатор;

3,4 - коммутационные реле;

5,6 - предохранители;

7,8 - конденсаторы;

9,10, - резисторы;

Эскиз пульта управления приведен на рисунке 3.

автоматический регулятор полив теплица

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3

На передней стенке пульта расположены следующие элементы: кнопка включения, кнопка включения автоматического режима работы, кнопка включения ручного режима работы, регулятор влажности, восемь сигнальных ламп и акустический звонок.

Пульт расположен в 1500мм от пола для удобства пользования. Размеры корпуса составляют 500Ч500Ч200мм.

Разработка схем соединения и подключения

Схема соединений показывает соединение элементов изделия внутри отдельной сборочной единицы (щита, шкафа).

Схема соединений изображают тремя способами: графическим, адресным, табличным.

Графический способ. На схеме условными линиями показывают всю соединительную проводку в сборочной единице с маркировкой, соответствующей принципиальной электрической схеме. Им пользуются при выполнении трубных электропроводок, а также щитов, пультов управления сложной коммутацией, относительно малонасыщенных аппаратурой.

Адресный способ. Линии связи между отдельными элементами схемы не изображают. Приборы и аппараты показывают упрощенно в виде прямоугольников. Над прямоугольником указывают позиционное обозначение, принятое на принципиальной электрической схеме. Внутри прямоугольника при помощи УГО изображают аппараты, элементы и т.п. Выводные зажимы аппаратов показывают кружками, чтобы изображение соответствовало их действительному изображению. Зажимы маркируют согласно принципиальной схеме: напротив зажима указывается цифровой (буквенно-цифровой) адрес того элемента, с которым он должен быть электрически соединен, а над зажимом указывается номер участка цепи. При вычерчивании задней и передней стенки щита (шкафа) выполняется их развертка в одну плоскость с соблюдением их взаимного расположения, пропорций и изображением установленных на них элементов.

Табличный способ. Составление схем соединений заключается в том, что схему описывают с помощью маркировочных знаков, заносимых в соответствующую таблицу.

Адресный способ изображения схем соединений является основным и наиболее распространенным. Он позволяет без лишних линий на чертеже указать соединение между элементами схемы, а также облегчает восприятие структуры данного изделия. Т.к. в нашей схеме количество элементов незначительное, то наиболее удобным и эффективным способом изображения схемы соединений является адресный способ.

Схемы подключений показывают внешнее соединение между отдельными сборочными единицами, т.е. показывают, каким способом выполняют внешнее соединение шкафов, щитов управления, датчиков и исполнительных механизмов. Электрические связи в таких схемах изображают сплошными линиями в однолинейном исполнении и лишь в местах соединения к элементам цепи разделяют, чтобы показать их маркировку. На этих линиях указывают номер электропроводки, марку, сечение и длину кабеля (провода). Шкафы, щиты, пульты управления и т.п. на таких схемах условно обозначают прямоугольниками, а электродвигатели кружками. Для облегчения понимания схемы делают надписи (обычно в форме таблицы), поясняющее функциональное назначение элементов.

Монтаж, наладка и эксплуатация объекта автоматизации

Налаживание прибора сводится к установке питающего напряжения 12 В подстроечным резистором R12. Порог срабатывания устройства устанавливается подстроечным резистором R25 при среднем положении движка переменного резистора R8 с таким расчетом, чтобы поливочное устройство включалось, когда поверхность растений сухая. Подстроечным резистором R33 добиваются того, чтобы аварийная сигнализация включалась через 60 с после выключения автоматического полива при отсутствии подачи воды.

Инструкция по технике безопасности при эксплуатации электрической части объекта

Перед включением аппарата в электрическую сеть необходимо визуально проверить отсутствие нарушений изоляции соединительного шнура и вилки, а также проверить исправность розетки, к которой должен подключаться аппарат.

Необходимо отключать прибор от электрической сети в случае чистки внутри и снаружи, устранения неисправностей, проведения технического обслуживания.

В аппарате имеются опасные для жизни напряжения до 220 В, поэтому во избежании несчастных случаев категорически запрещается включать аппарат при открытой передней крышке щита, касаться монтажных проводников, отдельных деталей и узлов, расположенных внутри прибора.

Не допускается попадание влаги внутрь прибора. Запрещается включать вилку соединительного шнура в сетевую розетку мокрыми руками, производить наладку и регулировку узлов аппарата, а также его ремонт лицам, не прошедшим специальной подготовки.

Список литературы

1. Антипин В.С., Наймушин В.И. Справочник молодого монтажника прибора контроля и систем автоматизации. М., Высшая школа, 1991.

2. Бирюков Ю.С., Быков Б.Ф., Книгель В.А. Монтаж контактных соединений в электроустановках. М., Энергоатомиздат, 1990.

3. Басе Э.И., Жданов Л.С. Катушки реле защиты и автоматики. М., Энергия, 1974.

4. Варварин В.К., Койлер В.Я., Панов П.А. Справочник по наладке электрооборудования. Россельхозиздат, 1979.

5. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М., Энергоиздат, 1982.

6. Дулицкий Г.А., Комаревцев А.П. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В. Справочник. М., Военное издательство, 1988.

7. Жданов Л.С., Овчинников В.В. Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и РН. М., Энергоиздат, 1981.

8. Кобзева 3.И., Доценко Г.И. Справочник электрозащитных средств и предохранительных приспособлений. М., Энергоатомиздат, 1984.

9. Правила Устройства электроустановок. ПУЭ-76.М., Атомиэдат. Отдельные разделы. 1976-1982.

10. Справочник по электрическим машинам. Под общей редакцией д. т. н. И.П. Копылова и к. т. н. Б.К. Клокова. Т.1. М., Энергоатомиздат, 1988.

Размещено на Allbest.ru