Разработка учебно-демонстрационного стенда «Система автоматического управления инженерными системами помещения»

Здравствуйте уважаемая Государственная аттестационная комиссия!!!

В настоящее время стала очень актуальна проблема разработки, проектирования и создания «умных» зданий.

·  Умные здания помогают более эффективнее и экономичнее использовать энергетические ресурсы (газ, электроэнергия), воду.

·  Интеллектуальные здания делают нашу жизнь комфортнее, безопаснее.

·  Сейчас иметь умный дом – это модно и престижно.

Автоматика «умного» дома выполняет множество разнообразных функций, таких как  управление освещением, отоплением, водоснабжением, вентиляцией и климатом, управление системой безопасности и сигнализации, управление  системой визуализированного и удаленного управления. Это только часть функций, которые может выполнять «умный» дом, функциональность его ограничивается только фантазией разработчиков и финансовыми возможностями заказчика, в общем, «умный» дом – дорогое удовольствие и далеко не каждый может позволить себе жить в таком доме. 

Целью данного проекта является разработка учебно-демонстрационного стенда «Система автоматического управления инженерными системами помещения», который демонстрирует часть функциональности «умного» дома, а именно: управление освещением, защитой бытовых электробытовых приборов, системой безопасности, а также осуществляет мониторинг параметров окружающей среды (освещенность, температура, влажность).

Стенд дает возможность управления либо непосредственно с панели управления, либо с виртуальной консоли программы визуализации.

По условию задания, учебно-демонстрационный стенд проектируется на основе промышленного контроллера на основе модуля CPU BECKHOFF BC9120.

Предпосылки создания учебно-демонстрационного стенда:

·  появлением на российском рынке новых промышленных контроллеров и новых программных продуктов для их программирования, в связи с этим возникла потребность в обучении квалифицированных специалистов для работы с новыми контроллерами и программным обеспечением;

·  возрастающая актуальностью «умных» домов и интеллектуальных зданий в России.

Разработка учебно-демонстрационного  стенда преследует несколько целей:

·  Повысить уровень и качество  образования; 

·  Научить студентов работать с промышленными контроллерами BECKHOFF, а также с программным обеспечением для их программирования TwinCAT;

·  Помочь освоить языки программирования стандарта МЭК 61131-3;

·  Продемонстрировать возможности контроллеров и работу автоматики в действии;

·  Привлечь и заинтересовать студентов в процессе обучения.

Исходя из поставленного на  дипломный проект задания, была разработана структурная схема

·  Для подключения органов управления (кнопок и переключателей) потребовалось 10 дискретных входов

·  Для подключения герконов и датчиков движения потребовалось 4 дискретных входа

·  Для подключения датчиков температуры, влажности и освещенности потребовалось 3 аналоговых входа

·  Для вывода индикации потребовалось 6 дискретных выходов и 4 релейных

·  Для плавного управлением яркостью ламп потребовалось 2 выходных диммерных выхода

Исходя из структурной схемы была выбрана элементная база:

·  Модуль CPU BECKHOFF BC9120

·  2 8-канальных модуля дискретных входов KL1408    

·  4-канальный модуль аналоговых входов KL3456 (16 бит)

·  8-канальный модуль дискретных выходов KL2408

·  4-канальный модуль релейных выходов KL2604

·  2 модуля диммерных выходов KL2751 (12 бит)

·  Терминальный модуль KL9010

·  Импульсный блок питания ABL8REM24050 фирмы Schneider Electric

·  Импульсный блок питания ABL 7RM1202 фирмы Schneider Electric

·  извещатель охранный объемный оптико-электронный ИО 409-22 «Астра-9»  ЗАО НТЦ "ТЕКО" – датчики движения

·  Извещатели охранные точечные магнитоконтактные ИО 102-29 "ЭСТЕТ" – герконы

·  датчики видимого света серии ОС100М фирмы Agrosensor

·  датчики температуры серии ТА100 фирмы Agrosensor

·  датчики влажности воздуха серии ТА100 фирмы Agrosensor

И была разработана принципиальная электрическая схема, предназначенная для реализации заданных функций управления и  для  обеспечения  необходимыми напряжениями всех исполнительных механизмов,  датчиков и т.д

Разработана конструкция стенда, общий вид стенда предствлен на слайде

X1 – разъём для шнура питания (220В)

QF1 – автоматический выключатель, предназначен для защиты автоматики стенда от бросков тока и КЗ

S1 – двухпозиционный переключатель с фиксацией положения, предназначен для включения\отключения питания стенда

SQ1, SQ2 – датчики движения

SQ3 – геркон на имитации окна

SQ4 – геркон на имитации двери

SQ5 – датчик освещенности

SQ6 – датчик температуры

SQ7 – датчик влажности

HL1 – индикация включения стенда

HL2 – индикация включения запорного “электроклапана”

HL3 – индикация срабатывания геркона “окна”

HL4 – индикация срабатывания геркона “двери”

HL5 – индикация срабатывания “датчика протечки воды”

HL6 – индикация режима работы стенда “норма\охрана”

HL7 – индикация “тревоги”

HL8 – лампа 1 (освещение “комнаты 2-го этажа”)

HL9 – лампа 2 (освещение “комнаты 2-го этажа”)

HL10 – индикация напряжения на “розетка 1”

HL11 – индикация напряжения на “розетка 2”

HL12 – лампа 3 (освещение “комнаты 1-го этажа”)

HL13 – лампа 4 (освещение “комнаты 1-го этажа”)

SA1 – трехпозиционный переключатель с фиксацией положения, предназначен для выбора ламп, регулируемых по мощности (HL12, HL12+HL13,HL13)

SB1 – кнопка без фиксации “Ярче” (регулируется яркость ламп, выпранных переключателем SA1)

SB2 – кнопка без фиксации “Темнее” (регулируется яркость ламп, выпранных переключателем SA1)

SA2 - двухпозиционный переключатель с фиксацией положения, предназначен для включения\отключения лампы 1 (HL8)