10 ПЗ РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЗЛОМ ПОДОГРЕВА ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ (1228391), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для данных целей был выбран маломощный подкачивающий насос Jemix W15GR-15. Конструктивные особенности:
- не требующий обслуживания насос «мокрого» типа (бессальниковый) с резьбовым присоединением трубопроводов;
- подшипник скольжения, смазываемый перекачиваемой жидкостью;
- защищенный от перегрузок электродвигатель с экранированным статором (дополнительная защита электродвигателя не требуется), степень защиты IP 54, класс изоляции F, подключения электропитания 1-230В, 50Гц.
Основой подкачивающего насоса является однофазный асинхронный конденсаторный электропривод. Технические характеристики конденсаторного электропривода:
-
мощность 120 Вт;
-
cкорость вращения 2860 об/мин;
-
температура жидкости максимум 110 оС;
-
класс защиты IP44;
-
класс изоляции B;
-
напряжение 220В, частота 50Гц;
- пусковой конденсатор 5 µF.
Режимы работы:
O - насос выключен. В системе циркулирует жидкость нужного давления;
I - насос автоматически включается от датчика давленияпри уровне меньше 2,0 бар и автоматически выключается при достижении давления 2,5 бар. Очень важно, что в этом режиме насос отключается автоматически, если вода перестает поступать. Таким образом он защищен от «сухого хода»;
II - насос работает постоянно независимо от того, поступает ли вода в систему или нет. Отсутствует защита от сухого хода. Исключается работа агрегата на закрытый кран.
На рисунке 5.15 изображен внешний вид подкачивающего насоса Jemix W15GR-15.
Рисунок 5.15 Внешний вид подкачивающего насоса Jemix W15GR-15
Основные преимущества Jemix W15GR-15 A:
-
двигатель переменного тока, устойчивый к токам блокировки;
-
небольшие габариты и вес конструктивное исполнение позволяют монтировать насос непосредственно на трубопроводах;
-
автоматическое включение/выключение насоса осуществляется с помощью датчика, а реле протока управляет этой функцией в зависимости от открытия или закрытия вентилей;
-
низкий уровень шума позволяет устанавливать насос непосредственно в доме или в квартире;
-
небольшая электрическая мощность;
-
защита от «сухого хода»;
-
широкий спектр применения.;
-
не требуют обслуживания;
-
длительный срок службы;
-
низкая эксплутационная стоимость.
На рисунке 5.16 изображена электрическая схема подключения насосной установки к микроконтроллеру.
Рисунок 5.15 Схема подключения насоса к микроконтроллеру
Насосная установка Jemix W15GR-15 представляет собой асинхронный конденсаторный электропривод, вращающий маховик, нагнетающий давление теплонесущей жидкости. Управляющий сигнал поступает с микроконтроллера на катушку КМ5.2, после срабатывания ключа КМ5.1 питание подаётся на две обмотки электродвигателя смещенный друг к другу под углом 900. Для создания кругового вращающего магнитного поля одна из обмоток двигателя подключена через фазосдвигающий конденсатор С.
6 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ ПОДОГРЕВА ГАЗА В ПРОГРАММЕ
PROTEUSISIS С РАЗРАБОТКОЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ
УПРАВЛЯЮЩЕГО МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Для реализации устройства и отладки кода воспользуемся программной средой PROTEUS ISIS. Данный программный пакет является, многофункциональной системой автоматизированного проектирования электронных устройств, он позволяет наглядно спроектировать электронное устройство с соответствующей элементной базой. Позволяет протестировать программный код на виртуальном микроконтроллере. Управляющая схема работы в программе Proteus ISIS изображена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 Моделирование отображения показаний датчиков
Дисплей подключен напрямую к микроконтроллеру, ЖКИ позволяет отображать символы, используя четырёхбитный канал данных. PROTEUS ISIS допускает оставлять готовые электронные узлы без электропитания и заземления, поскольку реализует это программным способом. За неимением в библиотеки программы датчиков температуры и датчика давления, было принято решение использовать источник опорного напряжения и потенциометр, с которого снимается часть напряжения имитируя нужную температуру и давление. Отображение рабочего котла и его параметров происходит на ЖКИ. Ниже на рисунке 6.2 представлена структура меню управляющей программы.
Рис. 6.2 Структура меню управляющей программы
Преимущество данной программы заключается в том, что она без изменения конструкции схемы и в реальном времени может отображать и фиксировать показания датчиков температуры и давления в каждый момент времени и для работающего в этот момент котла.
Для установки и изменения диапазона рабочих температур котла и давление в теплосистеме, предусмотрено меню установки температуры включения и отключения горелок, а так же диапазон давлений, при котором начинается подкачка или слив теплоносителя. На рисунке 6.3 изображено подключение в виртуальной модели к микроконтроллеру, а так же показано подключение гальванической развязки (оптопар) и имитирующие подачу сигналов на горелки (сигнальные светодиоды).
Рисунок 6.3 Имитация подключения кнопок и подача сигналов на горелки
Для имитации подачи сигналов на автоматические клапаны и подачи сигнала клапана слива теплоносителя, к выводам микроконтроллера подключены сигнальные лампы с подписями. На рисунке 6.4 изображены данные сигнальные лампы. На этом же рисунке отображена имитация подачи сигналов «АВАРИЯ ГОРЕЛКИ 1, 2, 3», показывающая состояние внутреннего контроллера на предмет ошибки или аварии.
Рисунок 6.4 Имитация подачи сигналов управления задвижек
В качестве имитации сигнала авария на горелочном устройстве, было принято решение моделировать подобный сигнал подачей на определенные порт микроконтроллера сигнала «0» имитирующего, сигнал «АВАРИЯ ГОРЕЛКИ», что приводит к следующей процедуре работы программы.
Результат подачи сигнала на забирающие клапаны моделируют сигнальные светодиоды помеченные маркировкой KL1-KL6. Подачу сигнала на включение двигателя насоса или открывающего клапана слива теплонесущей жидкости, имитируют светодиоды с маркировкой STOKи NASOS.
Результатом моделирования является отработка всех сигналов на предмет ошибки. С помощью PROTEUS ISIS появилась без изготовления физической модели воссоздать процесс подачи сигнала на горелку, а так же отладить рабочую модель без дополнительных временных и материальных средств.
-
РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ ДЕЙСВУЮЩЕГО
МАКЕТА
7.1 РАЗРАБОТКА ШАБЛОНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНОЙ
ПЛАТЫ
Для создания платы воспользуемся средой проектирования печатных плат Sprint-Layout 5.0. При разработке печатной платы будем следовать правилам их проектирования.
Основные правила проектирования печатных плат.
Максимальный размер стороны печатной платы не должен превышать 420 мм. Это ограничение определяется нашим технологическим оборудованием.
Выбор материала печатной платы, способа её изготовления, класса плотности монтажа должны осуществляться на стадии эскизного проектирования, так как эти характеристики определяют многие электрические параметры устройства.
При разбиении схемы на слои следует стремиться к минимизации числа слоёв. Это диктуется экономическими соображениями.
По краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5-2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий, а также печатных проводников в этой зоне не рекомендуется.
Печатные проводники следует выполнять минимально короткими.
Прокладка рядом проводников входных и выходных цепей нежелательно во избежание паразитных наводок.
Проводники наиболее высокочастотных цепей прокладываются в первую очередь и имеют благодаря этому наиболее возможно короткую длину.
Заземляющие проводники следует изготовлять максимально широкими.
Конструктивные особенности печатной платы:
- ширину печатных проводников рассчитывают и выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при эксплуатации. Края проводников должны быть ровными, проводники без вздутий, отслоений, разрывов, протравов, пор, крупнозернистости и трещин, так как эти дефекты влияют на сопротивление проводников, плотность тока, волновое сопротивление и скорость распространения сигналов;
- расстояние между элементами проводящего рисунка, расположенными на наружных или в соседних слоях печатной платы, зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сигналов и короткими замыканиями;
- диаметры монтажных и переходных отверстий (металлизированных и неметаллизированных) должны выбираться из ряда от 0,4 до 4,5 с шагом 0,1. Монтажные отверстия предназначены для установки микросхем и ЭРЭ, а переходные отверстия для электрической связи между слоями или сторонами печатной платы;
- размеры печатной платы, если они специально не оговорены в ТЗ, определяются с учетом количества устанавливаемых элементов, их установочных площадей, шага установки, зон установки разъема и пр. Соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно составлять не более 3:1;
- кривизна печатной платы (цилиндрическое или сферическое искривление основания) может появиться в результате воздействия высокой температуры и влажности. Допустимое значение изгиба печатной платы на длине 100 мм составляет для ОПП и ДПП 1,5 мм; для МПП - 2,0 мм.
Маркировка печатной платы.
Маркировка подразделяется на обязательную и дополнительную.
Дополнительная маркировка содержит обозначение заводского номера платы или партии плат, обозначение контуров мест установки и позиционные обозначения компонентов, и другую информацию, служащую для удобства монтажа, регулировки и эксплуатации модуля.
Часть маркировки может быть выполнена травлением, одновременно с проводниками, но для этого на плате должно быть свободное место. При выполнении проекта средствами САПР маркировочные знаки, выполняемые травлением в слоях проводников, получают статус цепей, не имеющих подключенных компонентов, и САПР выдает сообщения об ошибках. Тем не менее, такая маркировка применяется для обозначения номера чертежа печатной платы или её шифра, с тем, чтобы в массовом производстве можно было идентифицировать платы, поступающие с операций химической обработки, когда на них еще нет другой маркировки. Высота символов маркировки должна быть не менее 2,5 мм.
Дефицит свободного места на ПП не мешает выполнять маркировку способами офсетной печати (сеткографии, шелкографии и т.п.). Маркировка лишь не должна попадать на места пайки.
На рисунке 7.2 изображена разводка печатной платы для дальнейшего изготовления.
Рисунок 7.1 Внешний вид печатный платы
После разводки шаблона, рисунок может быть переведен на стеклотекстолит несколькими способами: через фоторезистивный шаблон, через перенос изображения посредством лазерного принтера с непосредственным нанесением рисунка платы на стеклотекстолит.
Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат применяется один из следующих химических методов травления. Раствором кислоты (азотной HNO3 или серной H2SO4 (используют в кислотных аккумуляторах), смешанной с перекисью водорода H2O2). Водным раствором хлорного железа (FeCl3) или медного купороса (CuSO4) с поваренной солью (NaCl).