Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание объекта автоматизации

1.1 Структурная схема системы

2. Программируемый контроллер

2.1 Программное обеспечение ПЛК

3. Управление светом

3.1 Структурная датчика движения

3.2 Управление светом

4. Управление климатом

4.1 Датчики температуры

4.2 Управление температурой

5. Контроль протечки воды

5.1 Датчик протечки воды

5.2 Электропривод перекрытия воды

6. Программирование

Список литературы



Введение

Система «Умный дом» -- это высокотехнологичная система, позволяющая объединить все коммуникации в одну и поставить её под управление искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого, под все потребности и пожелания хозяина. Она приобретает все большую популярность среди людей.

Данная система позволяет не только экономить время человека, но и обеспечивает надежность и безопасность дома и квартиры во время отсутствия людей в помещении. Система может самостоятельно вызывать пожарную службу, охранную службу, а также записывать на видеокамеры все перемещения не только в доме, но и по периметру территории.

Система Умный Дом - это мозговой центр любого дома, предприятия, офиса и квартиры. Автоматизация дома создает неповторимый комфорт и уют, не говоря уже о повышенной безопасности.



1. Описание объекта автоматизации

Представим однокомнатную квартиру, например, такую:

Рисунок 1 -Примерная схема квартиры

В квартире имеются:

§ кондиционер в комнате

§ 1 электрический тёплый пол в санузле

§ освещение: прихожая, санузел

§ 1 радиатор в комнате.

Что можно реализовать

· Управление тёплыми полами, радиатором.

· Автоматическое выключение освещения в прихожей и санузле по датчикам движения.

· Перекрытие воды в санузле по сигналу датчика протечки воды.



1.1 Структурная схема системы

В проекте будет реализовано управление климатом в комнате ( включение и выключение теплых полов в санузле, при достижении температурой определенных величин, регулирование подачи горячей воды в радиаторы батарей в комнате), управление светом ( включение и выключение света по опросу датчиков движения), сигнализирование о протечке воды в ванной ( по сигналу датчика протечки воды).

Структурная схема системы представлена на рисунке 2

Рисунок 2 - Структурная схема системы



2. Программируемый контроллер

Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК160 предназначен для создания средних систем автоматизированного управления технологическим оборудованием в различных областях промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства. Логика работы ПЛК100 определяется потребителем в процессе программирования контроллера. Программирование осуществляется с помощью системы программирования CoDeSys.

Рисунок 3 - Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК100

На передней панели контроллера под прозрачными откидными крышками расположены съемные клеммные колодки, служащие для подключения дискретных датчиков, исполнительных механизмов, интерфейсов RS-485 и клеммы встроенного источника постоянного напряжения

На верхней боковой стороне относительно лицевой панели контроллера расположен соединитель интерфейса Ethernet типа RJ45. Светодиодный индикатор красного (или оранжевого) цвета в соединителе интерфейса Ethernet свидетельствует об установлении связи, работа зеленого светодиода свидетельствует о приеме либо передаче данных.

На лицевой панели контроллера расположены соединители интерфейсов RS-232, Debug RS-232. Порт Debug RS-232 предназначен для программирования контроллера, но также может быть использован для подключения Hayes-совместимых модемов (в том числе GSM), а также устройств, работающих по протоколам Modbus, ОВЕН или DCON (режимы работы порта указаны в таблице 2.2). Более подробно о подключении таких устройств см. раздел 6 и РП.

На лицевой панели контроллера расположен соединитель интерфейса USB Device.

Во время загрузки контроллера его выходы переводятся в заранее заданное «безопасное состояние», в которых находятся до полной загрузки контроллера и запуска пользовательской программы.

Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК 100 предназначен

? измерения аналоговых сигналов тока или напряжения и преобразования их к выбранной пользователем физической величине;

? измерения дискретных входных сигналов;

? управление дискретными (релейными) выходами;

? управление аналоговыми выходами;

? прием и передачу данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet;

? выполнение пользовательской программы по анализу результатов измерения дискретных и аналоговых входов, управления дискретными входами и выходами, передачи и приему данных по интерфейсам RS-485, RS-232, Ethernet.

Контроллер может быть использован как:

? специализированное устройство управления выделенным локализованным объектом;

? устройство мониторинга локализованного объекта в составе комплексной информационной сети;

? специализированное устройство управления и мониторинга группой локализованных объектов в составе комплексной информационной сети. По эксплуатационной законченности относятся к изделиям второго и третьего порядка;

Основные технические характеристики контроллера приведены в таблице 1.

Таблица 1.



Рисунок 4 - Функциональная схема контроллера ПЛК 100



Конкурентные преимущества ОВЕН ПЛК 100

- Отсутствие ОС, что повышает надежность работы контроллеров.

- Скорость работы дискретных входов - до 10КГц при использовании подмодулей счетчика.

- Большое количество интерфейсов на борту: Ethernet, 3 последовательных порта, USB Device для программирования контроллера, работающих независимо друг от друга.

- Расширенный температурный диапазон работы: от минус 20 до плюс 70 градусов Цельсия.

- Широкие возможности самодиагностики контроллера.

- Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадании питания - выполнять программу при пропадании питания, и переводить выходные элементы в «безопасное состояние».

- Встроенные часы реального времени.

- Возможность создавать и сохранять архивы на Flash контроллера.

- Возможность работы по любому нестандартному протоколу по любому из портов, что позволяет подключать устройства с нестандартным протоколом (электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих - кодов и т.д.).

- Набор готовых программных модулей, предоставляемых бесплатно.

- Хорошее соотношение цены, качества и возможностей.

2.1 Программное обеспечение ПЛК

Для программирования ПЛК ОВЕН используется среда программирования CODESYS Рис.4.

CoDeSys - специализированная среда программирования логических контроллеров (торговая марка компании 3Software). На сегодняшний день CoDeSys - это распространенная, универсальная и надежная среда программирования контроллеров. CoDeSys полностью поддерживает стандарт IEC 6-1131-3 и 6 языков программирования: IL, ST, LD, SFC, FBD, а также дополнительный язык CFC. В CoDeSys имеется встроенная библиотека элементов для создания визуализации на персональном компьютере.

Среда программирования

Основой комплекса CODESYS является среда разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Она распространяется бесплатно и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.

В CODESYS для программирования доступны все пять определяемых стандартом IEC 61131-3 (МЭК 61131-3) языков:

* IL (Instruction List) -- ассемблер-подобный язык

* ST (Structured Text) -- Pascal-подобный язык

* LD (Ladder Diagram) -- Язык релейных схем

* FBD (Function Block Diagram) -- Язык функциональных блоков

* SFC (Sequential Function Chart) -- Язык диаграмм состояний

В дополнение к FBD поддержан язык программирования CFC (Continuous Function Chart) с произвольным размещением блоков и расстановкой порядка их выполнения.

Все внешние периферийные устройства ПЛК конфигурируются в специализированной вкладке CoDeSys PLC Configuration. Структура, созданная во вкладке, позволяет отобразить периферийные устройства на область памяти ввода/вывода пользовательской программы ПЛК (%I, %Q) и присвоить имена периферийным устройствам. Для ОВЕН ПЛК в CoDeSys созданы следующие модули: модули входов/выходов;

· модули сетевых устройств и сетевых протоколов;

· модуль архивирования данных и результатов вычислений;

· модуль констант; модуль статистики (состояния ПЛК)

Встроенные компиляторы CODESYS генерируют машинный код (двоичный код), который загружается в контроллер. Поддерживаются основные 16- и 32-разрядные процессоры: Infineon C166, TriCore, 80x86, ARM (архитектура), PowerPC, SH, MIPS (архитектура), Analog Devices Blackfin, TI C2000/28x и другие.

При подключении к контроллеру среда программирования переходит в режим отладки. В нем доступен мониторинг/изменение/фиксация значений переменных, точки останова, контроль потока выполнения, горячее обновление кода, графическая трассировка в реальном времени и другие отладочные инструменты.

CODESYS версии V3 построен на базе так называемой платформы автоматизации: CODESYS Automation Platform. Она позволяет изготовителям оборудования развивать комплекс путём подключения собственных плагинов.

Инструмент CODESYS Application Composer позволяет перейти от программирования практических приложений к их быстрому составлению. Пользователь составляет собственную базу объектов, соответствующих определенным приборам, механическим узлам машины и т. п. Каждый объект включает программную реализацию и визуальное представление. Законченное приложение составляется из необходимых объектов, конфигурируется и автоматически генерируется программа на языках МЭК 61131-3.

Система исполнения

Для программирования контроллера в среде CODESYS в него должна быть встроена система исполнения (Control Runtime System). Она устанавливается в контроллер в процессе его изготовления. Существует специальный инструмент, позволяющий адаптировать её к различным аппаратным и программным платформам.



3. Управление светом

В системе будут использованы простейшие датчики движения, которые используются в охранных системах.

Они будут установлены в углу в санузле и в прихожей, будут включать свет при появлении движения в зоне.

3.1 Структурная датчика движения

Извещатели «Фотон-9» предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство закрытого помещения и формирования извещения о тревоге размыканием выходных контактов реле.

Извещатель при вскрытии выдает извещение “Доступ” размыканием контактов микропереключателя, также он устойчив к воздействию внешних засветок и радиопомех, компактен, привлекателен, прост в установке и техническом обслуживании, может устанавливаться на стене или в углу помещения.

Рисунок 5 - Вид извещателя

Особенности извещателя:

- Чувствительный элемент - двухплощадный пироприемник.

- Высокая плотность чувствительных зон в объемной зоне обнаружения.

- Термокомпенсация обнаружительной способности.

- Защита от проникновения насекомых к пироприемнику.

- Формирование антисаботажных зон непосредственно под извещателем, исключающих несанкционированный подход к нему.

- Выбор режима чувствительности.

- Возможность отключения светового индикатора.

- Рассчитан на подключение к источнику питания постоянного тока с выходным напряжением (10...15) В при амплитуде пульсаций не более 0,1 В

Рисунок 6 - Печатная плата

Рисунок 7 - Схема подключения



Рисунок 8 - Технические характеристики

3.2 Управление светом

Управление будет осуществляться при помощи блок управления освещением unc011, для реализации управления светом понадобятся два таких блока - для прихожей и санузла.

Рисунок 9 - Блок управления

В данном случае подойдет устройство без диммирования, которое будет просто осуществлять включение и выключение света.

Подключение: логический контроллер датчик электропривод

- к датчику при помощи патч-корда или кабеля RJ 45, или кабеля BUS/SCS с соединителем RJ 45 Кат. № 0 488 72 (стр. 760);

- к BUS/SCS непосредственно проводом или при помощи кабеля с соединителем RJ 45/BUS/SCS Кат. № 0 488 72 (стр. 760).

Каждый из выходов может управляться датчиком и/или индивидуальным либо централизованным устройством управления.

Рисунок 10 - Характеристики устройства



4. Управление климатом

Под выключатели в комнатае и санузле будут установлены датчики температуры воздуха. Они представляют собой плату размером с коробок спичек, подключение датчика к контроллеру будет осуществлено кабелем FTP (экранированная витая пара).

На радиаторы будут установлены приводы управления

Привод управляет подачей воды в радиатор. Если температуры воздуха в комнате выше заданной пользователем, то привод закрывается, если ниже, то открывается.

Тёплые полы также включаются и выключаются по сигналу с контроллера согласно заданной пользователем температуре и показаний датчика температуры.

4.1 Датчики температуры

Датчик влажности и температуры ОВЕН ПВТ10 предназначен для непрерывного преобразования относительной влажности и температуры воздуха в два унифицированных выходных сигнала 4…20 мА и передачи измеренных значений по интерфейсу RS-485 (Modbus RTU).

Функциональные особенности:

· Цифровой датчик влажности и температуры.

· Диапазон измерений относительной влажности: 0…95 %RH, абсолютная погрешность 3,0 (4,0) %RH.

· Диапазон измерений температуры: -20…+70 °С, абсолютная погрешность 0,5 °С.

· Комбинированный выходной сигнал: два канала 4…20 мА, RS-485 (Modbus RTU).

· Эргономичный корпус, удобство монтажа (на потолок или на стену) и эксплуатации.

· Высокая повторяемость: ±0,1 %RH, ±0,1 °С.

· Высокая стабильность: 0,25 %RH в год, 0,02 С в год.

Рисунок 11 - Датчик температуры

4.2 Управление температурой

В радиаторы комнаты будут установлены термоэлектрические приводы. Термоэлектрический привод - это устройство, предназначенное для двухпозиционного регулирования клапанов в узлах системы водяного отопления дома.

Рисунок 12 - Термоэлектрический привод



Термоэлектрические приводы серии TWA производятся датской компанией Danfoss. Данные приборы предназначены для двухпозиционного регулирования клапанов в радиаторных батареях. Каждый термоэлектрический привод оснащен вмонтированным индикатором хода теплоносителя. Оно подходит ко многим типам пропускных клапанов.

Рисунок 13 - Характеристики



5. Контроль протечки воды

Датчик протечки воды будет сигнализировать о протечке, а также прередавать на контроллер сигнал, по которому с помощью электропривода будут перекрываться трубы с холодной и горячей водой.

5.1 Датчик протечки воды

Рисунок 14 - Датчик протечки воды

Датчик предназначен для обнаружения протечек воды в системах водоснабжения, отопления, канализации и кондиционирования.

Датчики протечки воды устанавливаются в местах вероятного появления воды. Некоторые параметры:

- Габаритные размеры датчика протечки воды (без учета кабеля) 35х47х8 мм.

- Длина соединительного кабеля 3 метра. Напряжение питания от +5 до +30 вольт.

- Максимальный ток потребления 6 мА

- Тип выходного сигнала (OUT) датчика «открытый коллектор».

- Максимальный ток нагрузки выходного каскада (Iк) 100 мА.

- Максимальное напряжение выходного каскада (Uкэ) 30 вольт.

- Герметичный корпус со степенью защиты IP67.

- Температура эксплуатации: от -30 до +60 градусов.

- Максимальная длина соединительного кабеля 100 метров.

После обнаружения протечки воды:

Конструктивные особенности проводных датчиков протечки воды системы GIDROLOCK.

? Микропроцессорное управление.

? Герметичный корпус датчика.

? Защита от брызг. Электроды расположены на внутренней стороне датчика на расстоянии 1 мм от поверхности.

? Специальное антикоррозийное покрытие электродов датчика протечки воды. Для увеличения срока службы датчика его электроды покрыты золотом.

? Нет регулировки чувствительности датчика. Внутри датчика находится электронная схема определения наличия воды на электродах. Измерение происходит непосредственно в самом месте протечки. Это дает несомненные преимущества при удалении датчика от блока управления на большое расстояние. Благодаря этому нет влияния на работоспособность системы со стороны силовых электромагнитных полей.

? Специальное крепление датчика протечки воды к полу.

? Благодаря небольшим размерам (высота датчика всего 8 мм) датчики протечки воды можно разместить в любых труднодоступных местах.

? Датчик имеет три электрода (WSU). Датчик сработает в том случае, если вода попала на все три электрода сразу.

? Встроенная функция защиты электродов датчика от разрушения при возникновении «гальванической пары» и, как следствие, большой срок эксплуатации.

? Функция защиты входного каскада от электростатического напряжения.



5.2 Электропривод перекрытия воды

Шаровой кран с электроприводом - это устройство для удаленного управления или автоматического процесса подачи воды, регулирования напора или полного отключения. Данный прибор широко используется в системах водоснабжения, отопления и кондиционирования.

В домашних условиях такой прибор может быть также очень полезен, так как он способен уберечь от протечек, когда хозяев нет дома. В данном случае принцип работы заключается в том, что на полу располагается специальный датчик, который передает сигнал в случае попадания на него достаточного количества воды(то есть при условиях протечки), электропривод срабатывает и вода перекрывается.

Общие технические характеристики.

Управление: двух- трехпозиционное

230V AC или 24V AC/DC

Диапазон номинального напряжения: 207...253V AC; 19,2...28,8V AC/DC

Крутящийся момент: 22 Нм для KD 230V; 20 Нм для KD 24V

Время срабатывания: 72 сек для KD 230V; 92 сек для KD 24V

Электрическое соединение: кабель 1м. 6Ч0,75 мм2

Степень защиты: IP67

Класс защиты: II для KD 230V; III для KD 24V

Уровень шума (работа) : <40 db

Рабочая температура жидкости: ?10...110 °С

Температура окружающей среды: ?25...55 °С

Температура хранения: ?30...80 °С

Влажность окружающей среды: 5 .....95%r.F не конденсируется

Срок службы полных циклов открыто-закрыто: 70 000 для KD 230V; 100 000 для KD 24V

Защита от перегрузок: есть

Материал шестерней редуктора: сталь

Индикация состояния открыто/закрыто: светодиод с многоцветовой индикацией состояния и микропереключатели.

Все пластмассовые части выполнены из негорючего материала.

Мощность: 230 V -- 5 W; 24 V -- 1,9 W

Кран полнопроходной.

Диаметр серия KD: Ѕ, ѕ, 1, 1 ј, 1 Ѕ, 2.

Исполнение: двухходовой.

Давление: 16 бар

Материал уплотнения в кране: PTFE =-180°...250 °С

Корпус: CW617 латунь

Шток: СW602N антикоррозионный

Шар: CW602N антикоррозионный

Утечка в закрытом кране: 0%

Резьба соответствие: ISO 228. Внутренняя, наружная (сгон-американка).

Рисунок 15 - Шаровой электропривод



6. Программирование

Для написания программы была использована среда CoDeSys. Была созданная экранная форма с макетом квартиры и установленными в ней датчиками (Рисунок 16).

По проекту датчики температуры установлены в комнате и санузле, они сигнализируют о том, что температура превышает 30 градусов, либо имеет значение ниже 20. Датчики движения установлены в прихожей и санузле, они сигнализируют о наличии движения в помещении. Также в санузле находится датчик, сигнализирующий о протечке воды.

Рисунок 16 - Модель квартиры

PROGRAM PLC_PRG

VAR

T2: REAL;

T3: REAL;

TV21:BOOL;

TV22:BOOL;

TV31:BOOL;

TV32:BOOL;

D1:BOOL;

DV1:BOOL;

D2:BOOL;

DV2:BOOL;

P2:BOOL;

PV2:BOOL;

END_VAR

IF T3>30 THEN

TV31=TRUE;

ELSE TV31=FALSE;

END_IF

IF T3<20 THEN

TV32=TRUE;

ELSE TV32=FALSE;

END_IF;

IF T2>30 THEN

TV21=TRUE;

ELSE TV21=FALSE;

END_IF

F T2<20 THEN

TV22=TRUE;

ELSE TV22=FALSE;



Список литературы

1. Мет. пособие УТС-302_лаба_3_предметОПнаЯВУ_2016

Размещено на Allbest.ru

...