Apšvietimo valdymo sistemos – tai veikimo režimo, apšvietimo lygio ir kitų elektros apšvietimo parametrų valdymas. „Išmaniuosiuose namuose“ dabar diegiami įvairūs šviesos parametrų keitimo būdai.

Rūšys

Apšvietimo valdymo sistemos pateikiamos tokiomis formomis:

• Vietinis. Šis metodas naudojamas mažose patalpose ir namuose, įgyvendinamas rankiniais jungikliais ir jungikliais. dažniausiai yra šalia įėjimo į namo patalpą durų apie 1,5 m aukštyje Kai kuriose patalpose (vonios kambarys, sandėliukas) rankinius jungiklius tikslingiau įrengti gretimose patalpose. Dažniausiai yra vieno poliaus jungikliai, kurių srovės stipris yra nuo 6 iki 10 A.
• Centralizuotas. Atstovaujama mašinų, kurios įrengiamos biuro ar pramoninėse patalpose.

Namų apšvietimo valdymo sistemos

• tokiu būdu šiandien dažnai naudojamas namuose. Jis įgyvendinamas dėl valdymo stočių skydo, kuris yra įtrauktas į apšvietimo tinklo grandinę. Šio tipo apšvietimo valdymo sistema leidžia naudoti nuotolinio valdymo pultą. Patikrinimo punkte kartais yra signalizacija.
• Automatinis. Autonominė patalpų apšvietimo valdymo sistemos versija numato, kad žmogus nedalyvauja. Tai gali būti atliekama pagal grafiką arba priklausomai nuo judesio ar šviesos jutiklių duomenų.

Šviesos valdymo schemos iš kelių vietų

Neretai įrengiant apšvietimo sistemą pastatuose, įeinant į praėjimo patalpą gali tekti įjungti šviesą ir išjungti, kai išėjimas yra priešingoje pusėje.

Kad namo savininkas negrįžtų į koridoriaus pradžią, yra techninė išeitis iš situacijos - apšvietimo valdymas iš 2 vietų.

Yra visas sąrašas įrenginių, leidžiančių tai įgyvendinti namuose:

• per jungiklį. Pavaizduotas jungikliu, kuriame yra 3 kontaktų grupė (2 kontaktai yra judinami, 3 - ne). Paspaudus jungiklio klavišą, kilnojamasis laidas prijungiamas prie vieno iš fiksuotų. Taigi, naudojant 2 jungiklius, galima savarankiškai valdyti vieną lempą. Perėjimo jungiklio ypatybė yra antrojo grandinės jungiklio padėtis, o ne pats įrenginio mygtukas. Yra toks praėjimo jungiklis kaip dvigubas - jis leidžia įjungti ir išjungti šviesą iš 2 vietų ne vienu, o dviem įrenginiais iš karto. Išoriškai tai yra suporuotas įrenginys bendrame korpuse;

• kryžminis (keturių kontaktų) jungiklis. Jis naudojamas, kai nepakanka valdyti vieną ar du šviesos šaltinius iš skirtingų namų vietų. 4 įrenginio kontaktų montavimas yra toks: pirmasis ir paskutinis jungikliai grandinėje yra kiaurai, o antrasis ir trečiasis yra kryžminiai;
• bistable (dviejų stabilių) relė. Leidžia valdyti šviesą iš 2 ar daugiau vietų namuose. Prietaisą vaizduoja elektroninė grandinė, turinti 2 būsenas. Trigeris valdomas impulsu, taikomu įėjimui. Naudodami tokią relę, mygtukus galite naudoti kaip jungiklius, o rankinė apšvietimo valdymo grandinė pastate leidžia mygtukus jungti lygiagrečiai.

Nuotolinis apšvietimo valdymas

Belaidis šviesos valdymas nuotolinio valdymo pulteliu gali būti įgyvendintas rankomis. Galite naudoti įprastą infraraudonųjų spindulių nuotolinio valdymo pultą iš televizoriaus. Šviesos valdymo schemą pastate sudaro:

• naudojant PIC16F628 mikrovaldiklį. Apšvietimo įtaisams valdyti grandinė turi aparatinę PWM. Jo signalas yra izoliuotas naudojant optroną nuo grandinės galios komponentų;
• grandinės galios komponentai apima lempos (šiuo atveju halogeno) reguliavimą tiekiant nuolatinę srovę. Nepaisant esamų tokio ryšio trūkumų, jis bus mažiau triukšmingas nei triac;

Nuotolinis šviesos valdymas

• IR priėmimo modulis veikia 40 kHz dažniu. Įrengus kaip spinduliuotės imtuvą RPM7140, nuotolinio valdymo nuotolis bus 40 m;
• Pastato apšvietimo valdymo grandinei maitinti galima naudoti seną mobiliojo telefono įkroviklį. O valdymo mygtukai čia gali būti nenaudojami teleteksto mygtukai televizoriaus nuotolinio valdymo pulte.

Prieš keletą metų mėgstamuose mokslinės fantastikos filmuose apie ateitį su susižavėjimu žiūrėjome į dangumi skraidančius automobilius, žmoniją gelbstinčius išmaniuosius robotus, neįprastus visiškai automatizuotus namus. Ir atrodė, kad šios filmo kūrėjų fantazijos dar taip toli. Tačiau itin modernių namų mada įžengė ir į realų gyvenimą.

Vis dažniau dizaineriai siūlo daryti skirtingus šviesos akcentus, nebėra madinga kambaryje lubų centre turėti vieną sietyną su vienu jungikliu ant sienos - tai nuobodu ir monotoniška. Visų rūšių interjero elementų automatizavimas negrįžtamai įsiveržė į mūsų gyvenimą. Daug įdomiau, kai nuotaiką kambaryje kuriame šviesos pagalba. O jei fantazija išsiskyrė, reikia visos sistemos – tokiu atveju jau būtinas apšvietimo valdymas. Pabandykime suprasti šią problemą išsamiau.

Iš pirmo žvilgsnio mums atrodo, kad visi šie nauji daiktai turi ne ką kita, o madingus pasipuikavimo „gudrybes“. Tiesą sakant, įsigilinęs į jo esmę, beveik kiekvienas būsto savininkas norės gauti „protingą namą“. Kam skirta tokia sistema?

• Automatinis šviesos įjungimas ir išjungimas priklausomai nuo natūralios šviesos lygio, ypač patogu vietinėje vietovėje: nereikia eiti ir jungti šviesų kiekvieną dieną sutemus, galima užprogramuoti sistemą taip, kad jutikliai reaguotų iki šviesos lygio. Kartu svarbu, kad šie davikliai būtų švarūs, antraip jie gali elgtis netinkamai ir šviesa užsidegs net ir dieną;
• Judesio jutiklio montavimas. Patogu tamsiose patalpose, tokiose kaip koridorius, laiptai – nereikia ieškoti jungiklio;

• Padidinkite arba sumažinkite šviesos ryškumą priklausomai nuo paros laiko;
• Automatinis LED juostų prijungimas specialiose poilsio ar pramogų zonose;
• Galima nustatyti sudėtingesnį scenarijų: pavyzdžiui, tam tikru vakaro metu įjungiamas viršutinis apšvietimas, naktį pats išsijungia pagrindinis apšvietimas ir įsijungia naktinės lempos arba toršerai su švelniai pritemdyta šviesa. . Tokius scenarijus galima sukurti savarankiškai, atsižvelgiant į jūsų poreikius;
• Automatinis sklandus šviesos pritemdymas arba visiškas jos išjungimas įjungiant namų kiną.

Kol jūsų nėra, šviesa gali veikti toliau, kad imituotų žmonių buvimą namuose. Ši funkcija yra labai svarbi, ypač ilgo nebuvimo metu.

Išsiaiškinę, kodėl tokia sistema reikalinga, nuspręsime, pagal kokius kriterijus pasirinkti variantus. Čia yra du svarbūs komponentai: energijos taupymas ir funkcionalumas. Sutaupyti galima naudojant modernius elementus – nuo ​​elektros lempučių iki paruoštų valdymo sistemų, suprojektuotų taip, kad tokia sistema sunaudotų mažiau elektros energijos, nei naudojant šviesos taškus tiesiog atskirai. Kalbant apie funkcionalumą ar patogumą, viskas priklauso nuo jūsų pageidavimų. Visas valdymo sistemas galima sąlygiškai suskirstyti į automatines, pusiau automatines ir rankines.

Valdymo sistemų tipai

Automatinis apšvietimo valdymas (arba pastato LMS) yra būtinas dideliuose plotuose – dideliuose namuose ir vietinėje teritorijoje. Tokios sistemos kūrimas turi vieną bazę – vadinamą valdikliu, kuris jungiamas prie kompiuterio ir per jį naudojant wi-fi yra užprogramuojama viskas, ko mums reikia. Tokios valdymo galimybės yra gana brangios, todėl nepraktiška jas naudoti mažuose plotuose.

Privačiuose namuose dažniausiai naudojamos pusiau automatinės sistemos (SLA patalpos). Šiuo atveju susijęs ne visas namas ir gretima teritorija, o pora kambarių - pavyzdžiui, svetainė, koridorius ir centrinis takas į namą. Tuo pačiu galima nustatyti programą, kurioje šiose patalpose tuo pačiu metu įsijungs šviesa, taip pat galima ant laiptų sumontuoti judesio jutiklį, kad nereikėtų ieškoti jungiklio judant iš vieno aukšto į kitą. Tokios sistemos yra blokas su tam tikru perjungimo jungiklių rinkiniu, kuris dažniausiai įmontuojamas į skirstomąjį skydą.

Labiausiai paplitęs yra rankinis valdymas (apšvietimo įrenginio LMS). Tai taip pat apima šviesos valdymą nuotolinio valdymo pulteliu. Tai yra ekonomiškiausias būdas iš aukščiau pasiūlytų. Tokia sistema apima vieną ar daugiau valdymo taškų. Ir netgi galite jį įdiegti patys, nesikreipdami į brangius specialistus. Žinoma, šiuo atveju reikia žinoti elektrikos pagrindus.

Galbūt neliko nė vieno namo, kuriame nebūtų bevielio tinklo. Su juo galite valdyti apšvietimą iš savo mobiliojo telefono ar planšetinio kompiuterio net būdami toli nuo namų. Svarbiausia nepersistengti ir nenustebinti artimųjų namuose. Tačiau svarbu atsiminti, kad wi-fi turėtų apimti visą plotą, kuriame planuojate naudoti automatinę sistemą.

Apšvietimo valdymas iš kelių vietų

Yra ir paprastesnių SLA, kurios būtinos net ir mažuose butuose. Apsvarstykite tokios sistemos valdymo iš kelių vietų pavyzdį.

Kasdien grįžtame iš darbo ir įjungiame šviesą koridoriuje, todėl reikia jungiklio prie pat įėjimo į butą. Tačiau įėjus į kambarį ir įjungus jame šviesą, reikia grįžti prie lauko durų, kad išjungtum šviesą koridoriuje? Sutikite, kad tai nepatogu. Daug įdomiau, jei prie įėjimo į kambarį yra antras jungiklis koridoriui.

Panašiai, pavyzdžiui, su miegamuoju. Prieš eidami miegoti, įeidami į kambarį, įjunkite šviesą, jungiklis logiškai yra prie įėjimo į kambarį, kad nereikėtų jo ieškoti ant sienų. Tačiau kai ateis laikas miegoti, turėsite išlipti iš lovos, eiti prie durų ir išjungti šviesą, o tada grįžti į tamsą. Teisingai – nepatogu. Daug patogiau, jei antrasis ir trečiasis jungikliai yra abiejose lovos pusėse.

Nuo realaus gyvenimo pavyzdžių iki teorijos. Valdymo schema iš dviejų vietų yra tokia. Jei grandinėje yra 2 jungikliai - jie vadinami perėjimu - tai yra, galima valdyti vieną įrenginį iš dviejų taškų. Tuo pačiu metu įjungę šviesą viename taške, o išjungę kitur, galite vėl įjungti šviesą naudodami bet kurį iš jų taškų, nepriklausomai nuo jungiklio padėties kitame gale. Šiuo atveju jungikliai atrodo panašūs į įprastus jungiklius, tačiau viduje jie iš esmės skiriasi nuo jų.

Todėl, jei norite įrengti tokią apšvietimo sistemą patalpoje, pirkdami prekes būtinai nurodykite, kad jums reikalingi pravažiuojantys jungikliai. Jei planuojama daugiau nei du jungikliai, šviesos valdymo schema iš trijų vietų atrodo kitaip. Būtina įsigyti porą praėjimo jungiklių ir 3-ią perjungimo jungiklį.

Perjungimo jungiklis iš esmės skiriasi nuo įprasto ir nuo perjungimo - į tai reikia atsižvelgti perkant prietaisus. Todėl jei remontą atliekate patys, rinkdamiesi jungiklius, būtinai pasidomėkite parduotuvėje, kokiam tikslui jie jums reikalingi.

gatvių apšvietimas

Jei prie gyvenamojo namo yra didelis plotas, reikia numatyti automatinį gatvių apšvietimo valdymą. Dažniausiai įrengiamos dvi paskirstymo spintos, kurių pagalba valdo šviesą – prie įėjimo į kiemą ir name. Tuo pačiu metu jie turėtų veikti lygiagrečiai, nesusiję vienas su kitu.

Sujungti visus šviestuvus ir apšvietimo taškus pagal nustatytą schemą prie dviejų spintelių bus gana neekonomiška. Todėl dažniausiai prie įvažiavimo į kiemą skirstomosios spintos pajungiami keli pagrindiniai šviestuvai, kad būtų matomas praėjimas į namą. O pagrindinis apšvietimas ir kitos sistemos prijungtos prie name esančios skirstomosios spintos.

Sudėjus visus laidus, kiekvienas šviestuvas gali būti aprūpintas specialiu jutikliu, kuris duoda nuotolinio valdymo komandą. Taigi, pultelio pagalba bus galima valdyti kiekvieną lempą atskirai.

Naudojant šviestuvus su saulės baterijomis tikslingiau naudoti nuotolinio valdymo pultą. Tokiu atveju nereikia pirkti ir tiesti daug kabelių, nereikia montuoti skirstomojo skydo.

Taip pat galima valdyti šviesą gatvėje naudojant kompiuterį ir wi-fi tinklą. Jei sklypas didelis, jo centre įrengiama spintelė su maršrutizatoriumi duomenims perduoti. Labai svarbu, kad maršrutizatorius apimtų visą plotą. Kiekviename apšvietimo įrenginyje sumontuotas specialus blokas, kuriame yra įmontuotas wi-fi modulis. Specialistui trumpam paleidus programą, šviesą galime valdyti patys.

Jei visus išvardintus variantus pirksite atskirai ir įsirengsite patys, tai bus gana brangus malonumas. Esant didelei apšvietimo aprėpčiai ir norint naudoti įvairias šviesos programas – ryškias, prislopintas, mirgančias, geriausia būtų kreiptis į profesionalus. Jie galės duoti praktinių patarimų dėl bet kokio tipo apšvietimo įrengimo ir naudojimo, taip pat suteiks garantiją panaudotoms medžiagoms.

Apsvarsčius šią temą plačiau, nebeatrodo, kad filmai apie ateitį tokie fantastiški. Kas žino – galbūt netrukus danguje turėsime asmeninius automobilius, o robotų sistemos jau seniai mus supo savo rūpesčiu.

Išstudijavę apšvietimo galimybes gatvėje, name, bute, kambaryje ir net valdę vieną lemputę iš kelių vietų, galime drąsiai teigti, kad su tokiais variantais mūsų gyvenimas tampa šviesesnis ir įdomesnis.

Apšvietimo valdymo sistema – tai visuma technologinių sprendimų, galinčių tiekti reikiamą šviesos kiekį reikiamu laiku ir reikiamoje vietoje. Apšvietimo sistemos automatizavimas yra vienas iš trijų pagrindinių mechanizmų, kuriais siekiama optimizuoti apšvietimą – kartu su perėjimu prie energiją taupančių lempų ir teisingu šviestuvų išdėstymu. Koks automatikos įrenginys ir funkcijos?

Kas įtraukta į sistemą?

Automatinis apšvietimo valdymas apima kompleksą aukštųjų technologijų įrenginių, galinčių veikti automatizuotu ir automatiniu režimu, tai yra be žmogaus įsikišimo. Sistemos konstrukciją sudaro ne tik apšvietimo įrenginiai, bet ir jutikliai bei pagalbiniai įrenginiai. Bet kuriuo metu galite prijungti naujus išorinius įrenginius, nes sistema yra keičiamo dydžio. Įrangos sąrašas:

Išmanieji jungikliai, kurie gali įsijungti ir išjungti tiek įprastu rankiniu režimu, tiek po atitinkamų komandų iš valdymo pulto. Yra mechaniniai ir jutikliniai jungikliai.

Išmanieji reguliatoriai yra įrenginiai, skirti sklandžiai keisti apšvietimo įrenginių galią. Kitaip tariant, jie naudojami automatiniam apšvietimo ryškumo redagavimui.

Išmaniosios lempos – turi galimybę automatiškai įsijungti ir išjungti, taip pat sklandžiai keisti jų švytėjimo ryškumą. Kai kurie modeliai gali keisti spalvą ir temperatūrą.

LED juostos – turi tas pačias galimybes kaip ir išmaniosios lempos. Kartu jie pasižymi mažesnėmis energijos sąnaudomis, didesniu naudojimo saugumu, taip pat ilgu tarnavimo laiku.

Ne mažiau svarbų vaidmenį automatizuojant apšvietimo sistemą atlieka jutikliai, stebintys aplinkos pokyčius. Nagrinėjamose schemose labiausiai paklausūs jutikliai, reaguojantys į judėjimą, buvimą, durų, langų atidarymą ir uždarymą, apšvietimo lygio pokyčius. Automatika taip pat gali sėkmingai sąveikauti su kitomis pastato sistemomis, įskaitant gaisro signalizaciją ar ŠVOK.

Grandinės veikimo principas

Pagrindinis sistemos įrenginys yra centrinis valdiklis. Čia ateina visi signalai iš valdymo pulto arba mobiliosios programos. Čia apdorojami išorinių jutiklių įvesties signalai. Čia formuojamos komandos, kurios siunčiamos į vykdomąją įrangą – lempas, RGB LED juostas ir kt. Sistemos galimybės priklauso nuo centrinio valdiklio charakteristikų.

Prie centrinio valdiklio prijungtiems jutikliams užregistravus aplinkos pasikeitimą, į valdiklį siunčiami signalai. Jie interpretuojami ir pagal pateiktus scenarijus įrenginys siunčia komandas apšvietimo įrangai. Taip pat galima valdyti sistemą automatizuotu ir rankiniu režimais, kai vartotojas savarankiškai realiu laiku siunčia sistemai komandas.

Sistemų įvairovė

Automatizuotos šviesos valdymo schemos klasifikuojamos pagal įvairius kriterijus. Vienas iš jų yra ryšio tipas. Visą nagrinėjamų sprendimų įvairovę galima suskirstyti į dvi dideles kategorijas:

Laidinis. Pamažu praeitimi tampantis variantas, išsiskiriantis gana sudėtinga instaliacija. Įrengti tokį sprendimą yra racionalu tik tuo atveju, jei tai vyksta namo remonto ar statybos etape. Priešingu atveju laiko ir medžiagų kaina bus didelė.

Bevielis. Patogesnis ir lengviau montuojamas variantas, kurio metu nereikia nutiesti dešimčių metrų kabelių visame name. Pakanka pavaras ir jutiklius pastatyti tinkamose vietose, o tada nustatyti belaidį ryšį tarp įrangos ir centrinio valdiklio.

Kurią iš šių parinkčių pasirinkti? Paruoštiems butams ir namams rekomenduojamas antrasis variantas, nors ir už didesnę kainą. Jei norite sutaupyti pinigų ir tuo pačiu nebijoti sudėtingo įrengimo, galite įsigyti ir įrengti laidinę apšvietimo automatiką. Jie yra pigesni.

Vidaus ir lauko apšvietimas

Kitas klasifikavimas, turintis įtakos šviesos automatizavimo sistemoms, yra skirstymas pagal vietą:

Vidinis. Patalpų apšvietimui nėra griežtų tvirtumo ir stabilumo reikalavimų, todėl galite įsigyti bet kokio korpuso apsaugos laipsnio elektros įrangą. Visų pirma, renkantis tokius įrenginius, reikėtų atkreipti dėmesį į charakteristikas, o tik po to į kainą.

Gatvė. Tokiu atveju rekomenduojama naudoti įrangą, atsparią mechaniniam įtempimui ir blogoms oro sąlygoms. Tai bus naudinga, jei jutiklius ir armatūras stebės vandalai. Įrenginių korpuso apsaugos laipsnis turi būti ne mažesnis kaip IP65.

Šiandien parduodant galite rasti didelį vandalams atsparios įrangos pasirinkimą ir už prieinamą kainą.

Apšvietimo valdymas

Pagrindinis automatinio apšvietimo valdymo privalumas yra galimybė vienu metu valdyti šviestuvus ar jų grupes naudojant vieną valdymo sąsają. Dažnai tai yra sieninis skydelis, ant kurio yra ekranas, rodantis duomenis apie apšvietimo sistemos veikimą, taip pat su vartotojo valdymo sąsaja. Galima valdyti apšvietimo įrenginius ir iš atskirų jungiklių.

Kitas populiarus automatinio apšvietimo sistemų valdymo variantas yra nuotolinio ryšio skydų naudojimas. Tokie pultai turi visus reikiamus mygtukus, kai kurie turi ir ekraną, kuriame rodoma informacija apie prijungtų apšvietimo įrenginių būseną. Nuotolinio valdymo pultas perduoda informaciją į vieną valdymo sąsają, naudodamas IR spinduliuotę arba Bluetooth ryšio modulį.

Galiausiai ne mažiau paplitęs būdas valdyti automatinį apšvietimą yra signalų priėmimas ir perdavimas naudojant mobiliąją aplikaciją, įdiegtą planšetiniame kompiuteryje ar išmaniajame telefone. Tokių aplikacijų pagalba galima nustatyti ir redaguoti jau paruoštus apšvietimo scenarijus, valdyti namų apšvietimo įrenginių veikimą dideliu atstumu nuo paties namo, jei yra Gateway.

Paruoštos scenarijaus parinktys

Automatinis apšvietimo valdymas turi daugybę scenarijų, leidžiančių vieną kartą užprogramuoti valdiklį ir nebegaišti laiko nuolatiniams apšvietimo nustatymams. Kad veiktų dauguma scenarijų, reikalingi jutikliai. Kai kurios programos:

Mechanizmas	Scenarijai	Paleidimo įrenginys
Tvarkaraštis	Šviesos įjungimas nurodytu laiku Išjunkite šviesą tinkamu laiku Atskirų šaltinių įjungimas
	Apšvietimo įrenginio įjungimas praėjus tam tikram laikui po įjungimo
Astrografinis	Šviesos įjungimas praėjus valandai po aušros Šviesos įjungimas likus valandai iki saulėlydžio
Žmonių buvimas ar nebuvimas	Apšvietimo įjungimas žmogui įeinant į kambarį Išjungti šviesą žmonėms išėjus iš kambario	Judesio jutiklis Buvimo jutiklis
Natūralaus apšvietimo lygis	Apšvietimas įjungiamas, kai trūksta natūralios šviesos Apšvietimo lygio palaikymas tame pačiame lygyje	Šviesos sensorius
Durų atidarymas ir uždarymas	Šviesos įjungimas arba išjungimas atitinkamai atidarant arba uždarant duris	Atidarymo jutiklis

Taip pat galite nustatyti scenarijus, kai inicijavimo mechanizmas yra signalas iš išorinio šaltinio. Pavyzdžiui, suveikus gaisro signalizacijai, išmanusis namas įjungs visas šviesas. Arba užregistravus neleistiną įėjimą, visos lemputės pradeda mirksėti, patraukdamos dėmesį.

Privalumai ir trūkumai

Didelę automatinio apšvietimo valdymo sistemų paklausą lemia daugybė šios technologijos privalumų. Galimybė valdyti visą šviesą namuose iš vienos vietos nėra vienintelis šio sprendimo privalumas. Verta paminėti ir kitus privalumus, kurie atsiveria išmaniojo apšvietimo savininkams:

Elektros energijos taupymas. Nustačius apšvietimą taip, kad žmonėms išėjus iš patalpų šviesa išsijungtų, galima gerokai sumažinti prietaisų energijos sąnaudas.

Mastelio keitimas ir universalumas. Prie apšvietimo valdymo sistemos bet kuriuo metu galima prijungti papildomus jutiklius, šviestuvus ir kitą elektros įrangą.

Lengva nustatyti ir valdyti. Su atitinkama technologija galite susidoroti net ir neturėdami daug patirties. Nuotolinio valdymo pulto vartotojo sąsaja yra intuityvi ir paprasta.

Prailgina lempos tarnavimo laiką. Šis teigiamas efektas pasiekiamas sumažinus elektros įrenginių energijos sąnaudas, teisingiau valdant.

Lengvas bevielių sistemų montavimas. Belaidės šviesos valdymo grandinės montavimas nereikalauja jokių remonto darbų ir daug laiko. Tereikia įrenginius sudėti į savo vietas.

Kai kurie žmonės gali manyti, kad šios technologijos trūkumas yra jos didelė kaina. Tačiau reikia nepamiršti, kad tokių sprendimų naudojimas turi teigiamą poveikį taupymui, o netolimoje ateityje tokios schemos įdiegimas gali pasiteisinti. Taip pat nepamirškite, kad automatizuoto apšvietimo įsigijimas ir įrengimas yra pelninga investicija į Jūsų komfortą ir saugumą.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru

Paskelbta http://www.allbest.ru

Įvadas

Reikiamą patalpų mikroklimatą sukuria šios pastato inžinerinės įrangos sistemos: šildymas, apšvietimas, vėdinimas ir oro kondicionavimas. Šildymo sistemos naudojamos norint sukurti ir palaikyti reikiamą oro temperatūrą patalpose šaltuoju metų laiku, reguliuojamą atitinkamais standartais. Taigi jie leidžia išspręsti tik vieną iš mikroklimato kūrimo ir palaikymo patalpoje užduočių - reikiamą šiluminį režimą.

Su patalpų šiluminiu režimu glaudžiai susijęs ir oro režimas, kuris suprantamas kaip oro mainų tarp patalpų ir lauko oro procesas. Vėdinimo sistemos skirtos užteršto oro pašalinimui iš patalpų.

Oro kondicionavimo sistemos yra pažangesnė priemonė sukurti ir palaikyti geresnį patalpų klimatą.

Apšvietimo automatika yra labai svarbus gamybos elementas. Apšvietimo automatizavimas turi du privalumus, pirmasis yra energijos taupymas, tai yra apšvietimo išjungimas esant pakankamai natūralios šviesos. Antras privalumas – optimalus apšvietimas gamybos zonoje. Apšvietimo trūkumas sukelia gedimą, taip pat mieguistumą. Dėl to sumažėja darbo našumas.

1. Įrangos konfigūracijos parinkimas ir pagrindimas

1.1 Užduoties aprašymas

Šiame darbe nagrinėjama automatinė pramoninių patalpų šildymo, vėdinimo ir apšvietimo valdymo sistema.

Valdymas yra padalintas į tris segmentus, kurie vėliau bus rodomi HMI skydelyje. Valdymas atliekamas automatiniu arba rankiniu režimu. Sistema įsijungia paspaudus START mygtuką. Toliau seka režimo pasirinkimas. Jei paspaudžiamas STOP mygtukas, visi išvesties elementai bus išjungti.

Pirmasis segmentas yra šildymas. Šildymo sistema turi veikti taip, kad kambariuose visada būtų patogu. Patalpa šildoma konvekcija, tai yra, šildomas oras kyla aukštyn. Oras šildomas radiatoriais, kuriuose šildomas vanduo teka vamzdžiais iš šildymo katilo.

Viduje sumontuotas analoginis temperatūros jutiklis TT. Šildymo sistema, priklausomai nuo sezono, veikia dviem režimais ZIMA ir LETO. Pasirinkus režimą, įjungiamas KTL (katilas). Šaltuoju metų laiku (ZIMA) šildymas įjungiamas esant žemesnei nei 19 laipsnių temperatūrai, kai temperatūra siekia 21 laipsnį, šildymas išjungiamas. Kai temperatūra viršija 26 laipsnius, įjungiamas CON (oro kondicionavimas). Jis išsijungia, kai temperatūra yra žemesnė arba lygi 24 laipsniais.

Šiltuoju metų laiku (LETO) veikia taip pat. Bet vandens šildymas pradedamas, jei patalpų temperatūra yra žemesnė nei 16 laipsnių, kai temperatūra pasiekia 18 laipsnių, šildymas išjungiamas. Kai temperatūra viršija 25 laipsnius, įjungiamas CON (oro kondicionavimas). Jis išsijungia, kai temperatūra yra žemesnė arba lygi 23 laipsniais.

Šildymą taip pat galite valdyti rankiniu būdu. Yra mygtukas, skirtas įjungti EN_H ir išjungti DIS_H vandens šildymą. Oro kondicionavimą taip pat galima įjungti EN_CON arba išjungti DIS_CON.

Antrasis segmentas yra apšvietimas. Lauke yra analoginis DL šviesos jutiklis. Apšvietimas priklauso nuo šio jutiklio rodmenų. Į kambarį patenka daug šviesos iš gatvės. Kambaryje yra du šviesos šaltiniai S_LED pagalbinis apšvietimas ir M_LED pagrindinis apšvietimas. Jei lauko apšvietimas yra nuo 900 iki 1200 liuksų, abu žibintai bus išjungti. Trūkstant šviesos, t.y. jei šviesa yra mažesnė nei 500 liuksų, po 30 sekundžių vėlavimo įsijungia pagrindinė šviesa. Jei pagalbinis įrenginys buvo įjungtas, jis išsijungs. Jei apšvietimas yra nuo 500 iki 900, po 30 sekundžių vėlavimo įsijungs papildomas apšvietimas, o pagrindinis apšvietimas išsijungs, jei buvo įjungtas. Taip pat galite jį įjungti S_LED_ON ir išjungti S_LED_OFF rankiniu būdu. Sutemus, po 30 sekundžių uždelsimo, įjungiamas pagrindinis apšvietimas, jei buvo įjungtas papildomas apšvietimas, jis išsijungia. Pagrindinį apšvietimą taip pat galima bet kada įjungti M_LED_ON arba išjungti M_LED_OFF rankiniu režimu. Trečiasis segmentas yra ventiliacija. Vėdinimas vyksta su išmetimo sistema. Kuris periodiškai įsijungia kas pusvalandį. Kambariuose yra DCO2 anglies dvideginio jutiklis. Kai vertės mažesnės nei 400 ppm, trauka neveiks. Padidėjus anglies dioksido koncentracijai, jei ji svyruoja nuo 400 ppm iki 600 ppm ir jei laikmatis suskaičiavo savo 30 minučių, oro ištraukimas įsijungs 5 ​​minutėms. Jei rodmenys yra nuo 600 iki 1000 ppm ir jei laikmatis suskaičiavo 30 minučių, oro ištraukimas įsijungs 10 minučių. Jei koncentracija viršija 1000 ppm ir laikmatis suskaičiavo 30 minučių, oro ištraukimas įsijungs 15 minučių. Ištraukimas įjungiamas EXH_ON arba išjungiamas EXH_OFF rankiniu režimu mygtukais.

1.2 Automatikos sistemos konstrukcinės schemos sudarymas

1 pav. – Automatikos sistemos struktūrinė schema

1.3 Įrangos parinkimas ir pagrindimas

Kadangi turime 15 įėjimų ir 6 išėjimus, programuojamu loginiu valdikliu (PLC) buvo pasirinktas Siemens Simatic S7 314C-2PN/DP CPU (6ES7314-6EH04-0AB0). Nes jis kompaktiškas ir su įmontuotais moduliais. Taip pat kitas atsarginis PLC. Atsarginis PLC reikalingas, kad veiktų sugedus pirmajam procesoriui. 2 paveiksle parodyta PLC aparatinė įranga.

Charakteristika:

Darbinė atmintis 192 Kb.

Įkeliama atmintis (MMC) – 8 MB.

Loginių operacijų vykdymo laikas yra 0,06 µs:

Vėliavos / laikmačiai / skaitikliai -2048/256/256.

Įvesties / išvesties kanalų, diskrečiųjų/analoginių, skaičius ne didesnis kaip 16048/1006.

Integruotos sąsajos - MPI / DP ir ETHERNET PROFINET.

Integruoti diskretūs įėjimai / išėjimai - 24/16.

Integruoti analoginiai įėjimai/išėjimai -4 AI (I/U) +1 AI (Pt100)/2 AO.

4 greiti skaitikliai (60 kHz).

PS 307 maitinimo šaltinis; 5 A turi šias savybes:

Išėjimo srovė 5 A.

Išėjimo įtampa 24 VDC srovė; reguliuojamas, atsparus trumpajam jungimui ir tuščiąja eiga.

Prijungimas prie vienfazės kintamosios srovės sistemos (nominali įėjimo įtampa 120/230 VAC, 50/60 Hz).

Patikima galvaninė izoliacija pagal EN 60 950.

Gali būti naudojamas kaip apkrovos maitinimo šaltinis.

Projekte bus naudojamas SIMATIC HMI Comfort Panel. SIMATIC HMI Comfort Panel yra nauja operatoriaus skydelių serija, skirta įvairioms HMI užduotims atlikti. Besisukančių dalių nebuvimas, mažas montavimo gylis, didelis atsparumas vibracijai ir smūgiams, taip pat elektromagnetiniam poveikiui, korpuso priekinės dalies apsaugos laipsnis IP65 leidžia šios serijos plokštes sėkmingai naudoti atšiauriomis pramoninėmis sąlygomis. išspręsti veiklos valdymo ir stebėjimo problemas gamybos mašinų ir įrenginių lygiu.

Visos šios serijos plokštės turi:

Integruota RS 422/RS 485 sąsaja su PROFIBUS DP protokolo palaikymu.

Integruota PROFINET sąsaja. HMI, kurių ekrano dydis yra 7 colių ir didesnis, ši sąsaja turi integruotą 2 kanalų eterneto jungiklį.

Du USB-Host prievadai ir vienas USB pagalbinis prievadas.

Du skyreliai SIMATIC HMI SD kortelėms montuoti.

Garso įvestis ir garso išvestis.

2 polių nuimamas gnybtų blokas, skirtas prijungti 24 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinį.

Jie gali dirbti su programuojamais valdikliais:

S7-300/ S7-400/ WinAC su pajungimu per PROFIBUS DP arba PROFINET;

Šiame projekte bus naudojamas TP1200 Comfort, 12 colių įstrižainė.

Šviesos jutiklis DL.

Techninis aprašymas.

Šviesos jutiklis turi šias charakteristikas:

Įterptųjų programų jutikliai D15x40mm (LP01) / D30x6mm (LP02).

Įmontuoto laido ilgis nuo 2 iki 15m (standartinis ilgis 2m).

Spektrinė charakteristika matomos šviesos srityje: 400…700nm.

Standartiniai matavimo diapazonai: 100, 1000, 10000 liuksų.

Išėjimo signalas: 4-20mA su 2 laidų jungtimi.

Išskirtinis LP01 ir LP02 serijų jutiklių bruožas yra įmontuota plokštė, skirta fotoelemento signalams konvertuoti į 4-20 mA srovę, kuri leidžia perduoti išvesties signalą be iškraipymų iki 500 m atstumu. .

Temperatūros jutiklis TT.

Kambario temperatūros jutiklis SIEMENS QAA2071 naudojamas vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemose patalpos temperatūrai matuoti ir valdyti. Temperatūros jutiklis QAA2071 yra pagrįstas NTC jautriu elementu ir veikia 0...50 °C temperatūros diapazone.

1 lentelė. Techninis aprašymas

DCO2 jutiklis.

DCO2 jutiklis skirtas matuoti CO2 kiekį patalpų ore. Jutikliai (išskyrus reles) apjungia CO2 kiekio, santykinės drėgmės (RH) ir temperatūros (T) matavimą šiuolaikiniame korpuse. CO2 matavimas pagrįstas infraraudonųjų spindulių principu.

2 lentelė. Techninis aprašymas

Maitinimo įtampa	15…35 VDC srovė
Išvesties tipas	perjungimo relė 0-10 V 4-20 mA
CO2 matavimo diapazonai	0…2000 ppm 0…5000 ppm
CO2 matavimo paklaida (25°C)	<± (50ррм+2% от изм. знач.) <± (50ррм+3% от изм. знач.)
Drėgmės matavimo diapazonai
Drėgmės matavimo klaida
Matavimo paklaidos temp.
Darbinė temperatūra	20 … +60 °С
Laikymo temperatūra	20 … +60 °С
Santykinė drėgmė

kietojo kūno relė

Techninės specifikacijos:

Valdymas: DC.

Valdymo įtampa, V 3…32.

Perjungiama kintamoji įtampa, V 40…440.

Didžiausia apkrovos srovė, A 100.

Fiziniai valdymo mygtukai.

Charakteristika:

Darbinė įtampa, V 24.

Apkrovos srovė, A 10.

Darbinė temperatūra, С -55...65.

2 pav. Aparatinės įrangos konfigūracija

1.4 Automatikos elektros grandinės sudarymas

3 pav. Analoginio įėjimo elektrinė schema

4 pav. Atskiros įvesties/išvesties laidų schema

2. Step7 LAD, STL algoritmo ir žemesnio lygio programinės įrangos blokinės schemos sudarymas

2.1 Programos algoritmo blokinės schemos sudarymas

Pirmoje 5 paveikslo dalyje pateikiami mygtukai (fiziniai mygtukai arba valdymas per HMI). Pirma, sustabdomas mygtukas, jei yra signalas, tada visi mechanizmai išjungiami nepriklausomai nuo darbo režimo. Jei signalo nėra, paleidžiamas mygtukas START. Jei būsena neigiama (ji nespaudžiama), ciklas eina į pabaigą. Jei yra signalas apie START paspaudimą, tada vykdoma antroji dalis.

Antroje dalyje 6 paveiksle pasirenkamas darbo režimas (automatinis arba rankinis režimas). Jei yra AUTO signalas, pasirenkamas automatinis valdymo režimas ir veiksmas pereina į trečiąją dalį. Jei signalo nėra, PLC atlieka RANKINIO apklausą. Jei signalas teigiamas, valdymas atliekamas rankiniu režimu ir pereinama į ketvirtąją dalį.

Trečioje dalyje 6 pav., priklausomai nuo metų laiko, pasirenkamas šildymo ir oro kondicionavimo darbo režimas. Po to apklausiamas temperatūros jutiklis TT, tada valdymas priklauso nuo šio jutiklio vertės.

Ketvirtoje dalyje (6 pav.) valdymo mygtukai (fiziniai mygtukai arba valdymas per HMI) yra apklausiami rankiniu režimu. Šioje dalyje pagal mygtukų signalą pavaros išjungiamos arba įjungiamos.

Penktoje dalyje (6 pav.) PLC apklausia DL šviesos jutiklį, o tada, remiantis jo reikšmėmis, atliekamas automatinis apšvietimo valdymas. Po to apklausiamos DCO2 anglies dioksido jutiklio reikšmės, nuo jo verčių priklauso gartraukio valdymas.

Algoritmo programavimo patogumui jis buvo padalintas į atskiras funkcijas. Funkcijų iškvietimo pagal organizacijos bloką tvarka parodyta 5 pav.

5 pav. Taikomosios programos struktūra

6 pav. – Programos algoritmo blokinė schema

7 pav. – Programos algoritmo blokinė schema

2.2 Simbolių lentelės sudarymas

Kad būtų patogu dirbti, žymos suskirstytos į kelias simbolių lenteles. 7 paveiksle parodytas šių lentelių sąrašas. BIN_IN yra 42 žymos, naudojamos atskiriems įvesties signalams apdoroti. ANA_IN yra analoginių įvesties signalų žymos. BIN_OUT yra atskirų signalų žymos. „Useful_tags“ yra kitų žymų, kurios yra neatsiejama programos algoritmo dalis.

8, 9, 10, 11, 12 paveiksluose parodytos žymės, tiesiogiai naudojamos automatizavimo algoritmo programavimo lygyje.

8 pav. Žymų grupės

9 pav. BIN_IN žymos

10 pav. BIN_IN žymos

11 paveikslas – ANA_IN žymos

12 pav. BIN_OUT žymos

13 pav. Naudingos_tags žymos

2.3 Programavimas 7 žingsnyje (STL)

TIA portale esančios šildymo, oro kondicionavimo, apšvietimo ir vėdinimo automatizavimo programos algoritmas pateiktas STL kalba:

14 pav. – Funkciniai programos blokai

15 pav. Sistemos sustabdymo mygtukas

16 pav. – Sistemos paleidimas ir automatinio režimo pasirinkimas

17 pav. – Temperatūros jutiklio analoginio signalo mastelio keitimas

18 pav. Analoginio šviesos jutiklio signalo mastelio keitimas

19 pav. Analoginio anglies dioksido jutiklio signalo mastelio keitimas

20 pav. – Šildymo darbo režimo pasirinkimas

21 paveikslas – vandens šildymo įjungimas (temperatūra žemesnė nei 18 laipsnių)

22 paveikslas – vandens šildymo išjungimas (temperatūra virš 18 laipsnių)

23 pav. Oro kondicionieriaus įjungimas (temperatūra virš 25)

24 pav. Oro kondicionieriaus išjungimas (temperatūra žemesnė nei 23)

25 pav. Apdorojus šildymo bloką, kitas blokas vadinamas apšvietimo automatika

26 pav. – Pagrindinio apšvietimo įjungimas (apšvietimas mažesnis nei 500 liuksų)

27 pav. – Papildomo apšvietimo įjungimas (apšvietimas nuo 500 iki 900 liuksų)

28 pav. Viso apšvietimo išjungimas (apšvietimas nuo 900 iki 1200 liuksų)

29 pav. Apdorojus apšvietimo funkcijas, toliau iškviečiama vėdinimo funkcija

30 pav. Bandymo laukimo laikmačio įjungimas

31 paveikslas – 15 sekundžių įjunkite gaubtą (dujų koncentracija nuo 400 iki 600 ppm)

32 paveikslas – 20 sekundžių įjunkite gaubtą (dujų koncentracija nuo 600 iki 1000 ppm)

33 paveikslas – 25 sekundėms įjunkite gaubtą (dujų koncentracija didesnė nei 1000 ppm)

Jei šildymo režimo pasirinkimo pradžioje buvo pasirinkta ZIMA, funkcija ZIMA iškviečiama ir apdorojama taip pat, kaip ir LETO funkcija. Vienintelis skirtumas yra temperatūros diapazonuose.

34 pav. – ZIMA funkcijų iškvietimas

Rankinis valdymas atliekamas viena MANUAL funkcija. Iškviečiamas organizaciniame bloke, jei buvo paspaustas rankinio valdymo mygtukas. Toliau pateiktuose paveikslėliuose parodytas išvesties elementų įtraukimas. Išjungimo algoritmas vykdomas ta pačia tvarka, tačiau RLO rezultatas apverčiamas.

35 pav. – MANUAL funkcijų iškvietimas

36 pav. – Šildymo katilo įjungimas

37 pav. – šildymo katilo išjungimas

38 pav. – Šildymo įjungimas

39 pav. – oro kondicionieriaus įjungimas

40 pav. – Pagrindinio apšvietimo įjungimas

41 pav. – Pagrindinio apšvietimo įjungimas

42 pav. – Traukos įjungimas

3. Valdymo patalpos sukūrimas ir pilnos SCADA sistemos įdiegimas

3.1 Žymų (HMI Tags) sąrašo sudarymas valdiklio programos prijungimui su valdymo patalpos objektais

programų valdiklio loginis analogas

Skiltyje HMI Tags (43 pav.) buvo sukurtas žymų sąrašas, skirtas technologiniam objektui vizualizuoti ir valdyti.

43 pav. HMI žymų duomenys

3.2 Valdymo kambario langų (ekranų) sudarymas HMI skydeliui.

HMI valdymo kambario langą sudaro septyni langai (44 pav.). Root Screen (45 pav.) yra langas, kuris atsidaro įjungus HMI. Šiame lange yra trys mygtukai, kurie yra nuorodos į langus AUTOMATIZAVIMAS, RANKINIS, TENDENCIJOS.

Langas AUTOMATIKA (46 pav.) susideda iš valdymo pulto automatinio valdymo režimu. MANUAL (47 pav.) - langas, kuriame yra valdymo pultas rankinio valdymo režimu.

TENDENCIJOS (48 pav.) yra grafinis analoginio įvesties signalo reikšmių vaizdas.

44 pav. Valdymo kambario langai

45 pav. Valdymo kambario langai

46 pav. – Automatinio valdymo langas

47 pav. Langas rankinio valdymo režimu

48 pav. TENDENCIJOS langas

49 pav. Tendencijos temperatūros jutiklis TT

50 paveikslas – tendencijos šviesos jutiklis DL

51 pav. Anglies dioksido DCO2 jutiklio tendencija

Išvada

Kursinio darbo metu jis įtvirtino žinias kurso „Technologinių procesų automatizavimo įrankiai kuro ir energijos kompleksui“, ugdė įgūdžius projektuojant technologinių objektų automatizuotas valdymo sistemas, įsisavino pagrindines mikroprocesorinių sistemų savybes, studijavo konstrukcinę ir programinę konstrukciją. mikroprocesorinių sistemų ir pramoninių valdiklių, įtvirtino pramoninių valdiklių programavimo įgūdžius.

Atlikdamas šį darbą, atsižvelgdamas į technologinio objekto ypatumus, pasirinkau įrangos konfigūraciją. Sudarė automatizuotos mikroklimato valdymo sistemos veikimo algoritmo blokinę schemą ir parašė žemesnio lygio programinę įrangą STL kalba. Pasirinktame technologiniame objekte įdiegta visa SCADA sistema.

Literatūra

1. A.A. Kopesbaeva, E.S. Kim. Kuro ir energijos komplekso technologinio proceso automatizavimo priemonės. Kursinio darbo vykdymo gairės specialybės studentams 5B071600 - Instrumentuotė.- Almata: AUES, 2016, - 23s.

2 Siemens AG. S7 300 Modul Data. Valdymas.

3 Siemens AG. HMI komforto skydelis. duomenų lapas. Valdymas.

4 Siemens AG. Kambario temperatūros jutiklis. Naudojimo instrukcija. „Landis & Staefa“ skyrius, 1996 m.

5. Šviesos jutikliai LP01 / LP02. Techninis aprašymas.

6. Žarov S.A. Tinklo saugumo pagrindai: kriptografiniai algoritmai ir protokolai. – VR: žiema, 2012 m.

Priglobta Allbest.ru

Panašūs dokumentai

Automatinės procesų valdymo sistemos funkcinės schemos sukūrimas ir pagrindimas. Elektros variklių galios skaičiavimas. Elektros spintos parinkimas ir išdėstymas. Programinės įrangos modeliavimas naudojant Logo Soft Comfort v6.0.

Kursinis darbas, pridėtas 2013-02-04


Mašinų gamybos profilio gamybos įmonės technologinės dalies automatizavimo algoritmo sukūrimas. Programuojamu loginiu valdikliu grįstos objekto relės-kontaktinio valdymo schemos įgyvendinimo programos sudarymas.

testas, pridėtas 2012-04-30


Techninis aptarnavimas, automatinio valdymo sistemos informacijos-matavimo kanalo skaičiavimas. Metodinė pagalba: ADC modelio aprašymas, spektrinė analizė remiantis Furjė transformacija. Programinės įrangos kūrimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2010-05-21


Naftos dujų valymo, suspaudimo ir džiovinimo technologinių procesų automatizuotos valdymo sistemos sukūrimas, pagrįstas Allen Bradley programuojamu loginiu valdikliu SLC-500. Automatinės valdymo sistemos skaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2015-05-06


Nestandartinių valdymo elementų veikimo vizualizavimo ir modifikavimo procesą aprašančių algoritmų ir blokinių diagramų kūrimas. Valdiklių komponavimo ir organizavimo principų aprašymas, taip pat pasirinkto stiliaus ir spalvų schemos aprašymas.

Kursinis darbas, pridėtas 2012-05-22


Darbo su nuosekliuoju prievadu Visual Studio aplinkoje ypatybės. Modbus RTU protokolo veikimo patikra Slave režimu. Programuojamo loginio valdiklio Aries 100 aprašymas ir techninės charakteristikos. Kadrų perdavimo diagramos sudarymas.

praktikos ataskaita, pridėta 2015-07-19


Pagrindiniai manipuliavimo robotų nuotolinio valdymo metodai ir lygiai. Techninio objekto terminalo valdymo sistemos programinės įrangos kūrimas. Roboto manipuliatoriaus vykdomosios sistemos skaitmeninis modeliavimas ir analizė.

baigiamasis darbas, pridėtas 2009-06-09


Funkcinė-modulinė domofono valdiklio programinės įrangos struktūra. Elektroninė elektroninės spynos, mikrofono ir garsiakalbio modulio grandinė. Kombinuoto maitinimo šaltinio pasirinkimas. Programinės įrangos modulio kūrimas. Intercom valdymo programa.

Kursinis darbas, pridėtas 2017-03-29


Kontrolinio objekto identifikavimas remiantis eksperimentiniais duomenimis. Informacijos ir valdymo sistemos sintezė ir charakteristikų analizė: analoginis Smith valdiklis ir jo skaitmeninis perdarymas, pritaikymas. Mikroprocesorinio valdiklio pasirinkimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2013-10-16


Mikroprocesorinės sistemos sandara, jos valdymo ir signalo perdavimo algoritmas. Adresų paskirstymo žemėlapis. Elektros schemos sudarymas ir elemento pagrindo parinkimas. Srovės suvartojimo, maitinimo, programinės įrangos skaičiavimas.

Esant dabartiniam infrastruktūros išsivystymo lygiui, naudoti tik vieną apšvietimo tinklų valdymo būdą nėra ekonomiškai naudinga. Būtina visus apšvietimo valdymo būdus integruoti į bendrą kelių konstrukcijų sistemą, kuri apimtų tiek vietinį, tiek nuotolinį valdymą ir tuo pačiu būtų tiek rankinio, tiek automatinio valdymo režimuose.

Tokį sprendimą lėmė galimybė protingiau disponuoti apšvietimo tinklų ištekliais. Tokios sistemos vertinamos dėl ekonominių pranašumų. Elektros sąnaudos apšvietimo reikmėms žymiai sumažėja ne tik dėl optimalaus apšvietimo įrenginio veikimo kiekvienu momentu, nes automatikos tikslumas stebimas pagal grafiką, bet ir dėl patikimesnės sistemos, pastatytos iš modernūs elektroniniai komponentai, kuriems reikia mažiau priežiūros išlaidų. Sumažėja montavimo darbų kaina, nes sumažėja medžiagų ir jų įrengimo kaina.

Norint sukurti tokias sistemas, reikės autonominių programuojamų valdiklių. Autonominiai valdikliai yra išmanūs įrenginiai, galintys atlikti sudėtingas funkcijas, susijusias su valdymu ir duomenų rinkimu, taip pat galintys priimti sprendimus, pagrįstus esamomis sistemos ir proceso sąlygomis. Norėdami visa tai padaryti, pirmiausia jie turi būti užprogramuoti. Programą interpretuoja ir vykdo įrenginys, kad įrenginys „žinotų“ ką daryti bet kuriuo metu.

Užprogramuotas atskiras įrenginys gali toliau veikti, matuoti jutiklių signalus, įrašyti duomenis į atmintį ir atlikti stebėjimo bei valdymo funkcijas, net kai pagrindinis kompiuteris neprijungtas arba neveikia.

Yra du būdai, kaip programuoti autonominius valdiklius ir perkelti gautus duomenis į kompiuterį, naudojant ryšio sąsają, ar tai būtų RS-232, RS-485, Ethernet ir kt., arba naudojant nešiojamas atminties korteles.

Šis programavimo lankstumas leidžia atskiriems valdikliams veikti skirtingais režimais, kuriuos lemia įrenginio vieta ir saugomų duomenų kiekis, taip pat energijos prieinamumas:

§ Savarankiškas veikimas, naudojant atminties korteles ar nešiojamus asmeninius kompiuterius (nešiojamuosius kompiuterius) atliekami periodiniai duomenų atnaujinimai ir programavimas (jei reikia);

§ Internetinis darbas su pagrindiniu kompiuteriu, kai perduodami duomenys ir programuojamas (jei reikia);

Jei programai reikia daugiau jutiklių, nei gali palaikyti atskiras valdiklis, o jutikliai yra paskirstyti dideliame plote, gali prireikti paskirstytų valdiklių tinklo. Kiekvienas veikimo režimas, naudojant tik vieną valdiklį, taip pat turi būti taikomas, jei prie WAN prijungiami papildomi įrenginiai.

Labiausiai paplitusi sistemos konfigūracija siekiant maksimalaus sistemos patikimumo yra tiesioginis ryšys su pagrindiniu kompiuteriu naudojant ryšio sąsają.

Ši konfigūracija leidžia dažnai perduoti duomenis į kompiuterį, nuolat stebėti pavojingas sąlygas ir stebėti sistemą internetu. Dažniausiai tokia sistema diegiama gamyklų ir pramonės įmonių sąlygomis, kai kritiniai procesai turi būti nuolat stebimi ir reguliuojami. Didžiausias atstumas, kurį valdiklis gali būti nuo pagrindinio kompiuterio, priklauso nuo ryšio sąsajos perdavimo spartos. Jei vienas valdiklis yra tiesiogiai prijungtas prie pagrindinio kompiuterio, tokia sistema gali būti sukonfigūruota taip, kad duomenys būtų perduodami iškart, kai tik jie tampa prieinami.

Jei programai reikia daugiau nei vieno valdiklio ir visi įrenginiai yra paskirstyti didelėje realioje teritorijoje, pvz., pramonės įmonėje ar gamykloje, valdiklį galima konfigūruoti kaip RS-485 paskirstyto kelių lašų tinklo dalį. Vienas įrenginys, priverstas būti pagrindinis arba vietinis, gali būti tiesiogiai prijungtas prie pagrindinio kompiuterio.

Šio ryšio pranašumas yra tas, kad prie kitų valdiklių prievadų galima prijungti kitus pagrindinius kompiuterius ar terminalus, taip dar labiau padidinant sistemos patikimumą.

Kaip dažnai surinkti duomenys bus perkeliami į asmeninį kompiuterį, priklauso, pirma, nuo to, kaip svarbu valdomai sistemai ar tiesioginės duomenų analizės procesui, ir, antra, nuo to, kiek įrenginys turi atminties ir kaip greitai jis užsipildo.

Greitas atminties užpildymas yra svarbus dėl dviejų priežasčių. Sugedus pagrindiniam kompiuteriui arba ryšio sąsajai, įrenginyje turi būti pakankamai atminties, kad visi duomenys būtų įrašyti ir toliau veiktų neprarandant duomenų. Be to, įrenginys, prijungtas prie pagrindinio kompiuterio per daugialypį tinklą, duomenis iš kompiuterio gali grąžinti tik pareikalavus. Jei prie pagrindinio kompiuterio yra prijungtas daug įrenginių, kiekvieno įrenginio atmintis turi būti pakankamai didelė, kad būtų galima įrašyti duomenis ir toliau veikti neprarandant duomenų, kol pagrindinis kompiuteris kitą kartą paprašys į jį perkelti duomenis.

Neatsižvelgiant į konkrečius apribojimus, rekomenduojama duomenis atnaujinti kuo dažniau, nes bet kokia jutiklio klaida, maitinimo gedimas ar paties įrenginio problema bus nedelsiant aptikta ir taip padidės sistemos patikimumas. Be to, dažnas duomenų atnaujinimas padės sumažinti tikimybę, kad duomenys gali būti prarasti dėl įrenginio gedimo, pvz., sugedus akumuliatoriui maitinamos atminties.

Svarbi savybė, suteikianti atskiriems programuojamiems valdikliams našumą ir lankstumą, nesvarbu, ar jie naudojami kaip atskiri įrenginiai, ar kaip paskirstytasis tinklas, iš esmės yra jų santykinis aparatinės įrangos sudėtingumas. Supaprastinta tipinio savarankiško programuojamo valdiklio blokinė schema parodyta 5 pav.

5 pav. Supaprastinta atskiro programuojamo valdiklio blokinė schema.

Autonominės sistemos širdis yra mikroprocesorius arba mikrovaldiklis. Kartu su integruota programine įranga (programomis, „įjungtomis“ į ROM), ji užtikrina visą sistemos valdymą ir veikimą. Svarbu suprasti skirtumą tarp mikroprocesorių ir mikrovaldiklių. Mikroprocesorius yra tiesiog centrinė kompiuterio dalis, kuri apdoroja duomenis ir neapima atminties, I/O grandinių ir periferinių įrenginių, reikalingų visai sistemai sukurti. Visos kitos intelektualios sistemos (IS) asmeniniame kompiuteryje yra sukurtos taip, kad suteiktų jam tas funkcijas, kurių pats mikroprocesoriaus IC neįgyvendina. Tačiau jei mikroprocesorius yra papildytas įvesties / išvesties grandine, atmintimi ir periferiniais įrenginiais, tada šis rinkinys jau vadinamas mikrovaldikliu.

Atrodo, kad mikrovaldiklis yra labiausiai paplitusi atskira sistemos parinktis, nes ji suteikia visas reikalingas funkcijas per IC. Vienas iš mikrovaldiklių privalumų yra jų maža kaina, mažesnis IC skaičius, taigi ir maži PCB matmenys.

Ilgalaikė atmintis, naudojama jutiklių matavimo rezultatams ir valdymo parametrams saugoti, yra svarbus autonominės sistemos elementas. Random Access Memory (RAM) paprastai naudojama duomenims saugoti, o nutrūkus maitinimui reikalinga atsarginė baterija.

Panašiai kaip RAM atskirose sistemose, išimamos atminties kortelės taip pat naudojamos matavimų rezultatams ir duomenims, reikalingiems sistemai valdyti, saugoti. Nors kortelių gamintojų yra labai daug, SD kortelės tapo populiariausiomis naudoti tokiuose įrenginiuose.

Svarbus atminties kortelių privalumas neprisijungus veikiančiose sistemose yra galimybė išimti užpildytą kortelę ir vietoje ją pakeisti tuščia, kas suteikia itin patogų duomenų perdavimo mechanizmą. Vėliau atminties kortelę galima išimti iš įrenginio ir perkelti joje esančius duomenis į bet kurį kompiuterį. Be to, atminties kortelės leidžia vartotojui įsigyti ir įdiegti tokias talpos korteles, kurių reikia konkrečiai programai.

Jei į atskirą įrenginį įdedama tuščia atminties kortelė, visi duomenys iš vidinės atminties bus perkelti į atminties kortelę ir įrašymas tęsis tol, kol atminties kortelė bus pilna. Išėmus atminties kortelę, duomenų įrašymas bus tęsiamas į vidinę atmintį. Jei į įrenginį įdėta iš dalies užpildyta atminties kortelė, įrašymas bus atliktas į vidinę atmintį.

Siekiant sutaupyti vietos, duomenys įrašomi fiksuotu 24 bitų slankiojo kablelio formatu. Fiksuoto ilgio antraštė naudojama kiekvieno duomenų bloko pradžioje, siekiant nustatyti įrašo datą ir laiką. Perduodamas duomenis, identifikavimo antraštę vartotojas naudoja duomenims ir papildomai informacijai interpretuoti. Todėl grafikų keisti negalima, kai duomenys jau įrašyti. Naudojant koduotas antraštes ir fiksuoto įrašo ilgio duomenis, reikalingų duomenų kiekis labai sumažėja.

Atskiruose įrenginiuose atmintis yra fiksuota, o jos dydis nesikeičia. Naudojami du duomenų įrašymo režimai – sustabdymo režimas, kai atmintis pilna, ir perrašymo režimas. Tai reiškia, kad duomenų įrašymas sustabdomas, kai tik pilna atmintis. Tai leidžia duomenis saugoti tokia tvarka, kokia jie buvo įrašyti, neįrašant naujausių duomenų. Jei yra atminties kortelė, vidinė atmintis naudojama tik tada, kai atminties kortelė pilna.

O jei imsime perrašymo režimą, tai šiame duomenų rašymo režime visa atmintis yra organizuojama žiedinio buferio pavidalu. Kai atmintis pilna, seniausi duomenys gali būti perrašyti naujais.

Integruotoji operacinė sistema arba atskiro įrenginio laidinė programa yra saugoma tik skaitymo atmintyje (ROM) arba perprogramuojamoje atmintyje (PROM). ROM dažniausiai naudojamas didelės apimties sistemose.

PROM yra labiau paplitę mažos apimties sistemose, nes jie leidžia gamintojams modifikuoti laidinę programinę įrangą ir pridėti naujų funkcijų arba atnaujinti sistemą, netrukdant gamybos procesui. Kad būtų lengviau įdiegti ir pakeisti ROM ir PROM IC per įrenginio naudojimo laiką, šie IC paprastai montuojami ant plokštės naudojant lizdus.

Random Access Memory (RAM) dažniausiai naudojama neprisijungus sistemose matavimams ir sistemos parametrams saugoti. Iš esmės yra paplitę dviejų tipų RAM – statinė ir dinaminė. Dinaminei RAM reikia periodiškai atnaujinti arba perrašyti turinį, o statinei RAM nereikia. Tačiau dinaminės RAM pranašumas prieš statinę RAM yra tas, kad statinė RAM turi daug didesnę talpą tam tikroje silicio substrato srityje.

DRAM tinka asmeniniams kompiuteriams, naudojamiems biure, kur atminties talpa yra svarbus reikalavimas. Atskiros sistemose SRAM pranašumas yra galimybė saugoti duomenis naudojant atsarginę galią, kai nėra pagrindinio maitinimo. Tai galima gauti gana lengvai, nes statinės RAM nereikia atnaujinti net budėjimo režimu.

Elektriškai įrašomas ROM (EEPROM) reiškia nepastovią atmintį, paprastai naudojamą ribotam sistemos konfigūracijos duomenų ir valdymo parametrų kiekiui saugoti. Santykinai maža atminties talpa ir lėtas EEPROM įrašymo ciklas (paprastai apie 10 milisekundžių) riboja jų naudojimą.

„Flash“ atmintis taip pat yra nepastovi atmintis ir naudojama duomenims ir programoms saugoti. „Flash“ atmintis gali būti nuo 32 KB iki 2 MB. Žymiai trumpesnis rašymo ciklas turi trūkumą, nes reikia ištrinti IC duomenis fiksuoto dydžio blokais, o ne baitais po baitų.

Realaus laiko laikrodis yra svarbus bet kurios autonominės sistemos elementas. Be informacijos apie datą ir laiką, jie atlieka signalizacijos funkciją ir periodiškai suaktyvina signalų nuskaitymą iš jutiklių programos pagalba, taip pat valdo išvesties signalus.

Realaus laiko laikrodis yra prijungtas prie atitinkamos energijos valdymo grandinės, leidžiančios sistemai likti budėjimo režimu, kai energijos suvartojimas yra mažas, kol sistema išjungiama iš šio režimo dėl iš anksto užprogramuoto įvykio ar avarinės situacijos. Taigi valdymo programa gali nuskaityti ir įrašyti duomenis iš jutiklių bei valdyti išėjimo signalus, po kurių sistema grįžta į budėjimo režimą su mažu energijos suvartojimu.

Įprastoje autonominėje duomenų rinkimo sistemoje jutikliai apklausiami periodiškais intervalais, todėl sistema gali pereiti į budėjimo režimą tarp matavimų ir taupyti elektros energiją neveiklumo laikotarpiais. Pavyzdžiui, duomenys gali būti nuskaitomi tik kartą per 500 ms. Tada realaus laiko laikrodis turėtų būti suprogramuotas taip, kad sistema pažadintų kas 500 ms, taip žymiai sumažinant energijos suvartojimą, o tai labai svarbu sistemoms, veikiančioms su baterijomis.

Paleidimo, sustabdymo ir pariteto bitai, naudojami asinchroninio perdavimo duomenų vientisumui patikrinti, yra fiziškai generuojami universalaus asinchroninio siųstuvo-imtuvo (UART), esančio tarp mikroprocesoriaus magistralės ir linijos tvarkyklės, prijungtos prie tikrojo ryšio kanalo.

Pagrindinis UART tikslas yra valdyti visas įprastas operacijas, susijusias su sąsaja tarp lygiagrečios magistralės ir pagrindinio kompiuterio nuoseklaus ryšio kanalo.

Perdavimo metu UART atlieka šias funkcijas:

§ Nustato reikiamą informacijos perdavimo greitį.

§ Suteikia sąsają su mikroprocesoriaus duomenų magistrale ir priima simbolius (po vieną).

§ Sugeneruoja kiekvieno simbolio pradžios bitą.

§ Prideda duomenų bitų į nuoseklųjį duomenų srautą.

§ Apskaičiuoja ir prideda lyginumo bitą duomenų srautui.

§ Apima nuosekliąją grupę reikiamu (-iais) sustabdymo bitu (-ais).

§ Paruošia mikroprocesorių perduoti kitą simbolį.

UART grandinės priėmimo dalis atlieka šias funkcijas:

§ Nustato reikiamą duomenų priėmimo spartą.

§ Sinchronizuoja gaunamus duomenis su pradžios bitu.

§ Nuskaito duomenų bitus iš serijinio srauto.

§ Nuskaito pariteto bitus ir patikrina, ar jie atitinka gautą informaciją.

§ Skaito stop bitus.

§ Lygiagrečiai perkelia simbolį į mikroprocesoriaus duomenų magistralę.

§ Sudaro sąsają rankos paspaudimo linijoms.

§ Valdo bet kokių klaidų, susijusių su gautu simboliu, atsiradimą.

Tipiškos klaidos, kurias gali aptikti UART grandinė, yra šios:

o Imtuvo perpildymas – bitai gaunami greičiau nei juos galima nuskaityti.

o Pariteto klaidos – pariteto bitų ir simbolių bitų neatitikimas.

o Simbolio klaida – visi simbolio bitai lygūs nuliui arba atsiranda pertraukos pranešimas.

Pertrauka įvyksta, kai duomenų liniją gavęs siųstuvas yra pauzės būsenoje (teigiama įtampa) ilgiau, nei reikia simbolio perdavimui užbaigti. Ši sąlyga yra būdas priversti priimančiąją UART grandinę nedelsiant reaguoti ir pereiti prie kitos užduoties.

Paprastai valdikliai turi kelis analoginius įvesties kanalus. Šių įrenginių ypatybė yra ta, kad kiekvienas kanalas gali būti sukonfigūruotas dirbti su skirtingais jutikliais ir signalais. Tipiška supaprastinto įvesties kanalo schema parodyta 6 paveiksle.

6 pav. Supaprastinta analoginių įvesties kanalų schema.

Lankstumą, kuriuo kiekvienas kanalas gali būti sukonfigūruotas skirtingiems jutikliams, skirtingiems sužadinimo režimams ir diferencialo arba vieno laido įvesties naudojimui, suteikia analoginio signalo parinkiklis. Kiekvieno kanalo konfigūracija atliekama programinės įrangos komandomis, kurias interpretuoja įrašymo įrenginys / valdiklis, valdantis analoginio signalo parinkiklį.

Jutikliai paprastai valdomi žemo lygio nuolatine srove varžos matavimams (250 µA), varžos temperatūros detektoriams (RTD) ir Vitstono tilto matavimams arba iš įtampos šaltinio (paprastai nereguliuojamo) per vidinį rezistorių, reikalingą kai kuriems jutikliams maitinti.

Kad būtų užtikrintas prietaisų stiprintuvo poslinkio srovių grįžtamasis kelias, į grandinę galima įtraukti įvesties užbaigimo rezistorius, paprastai 1 MΩ.

Joks valdiklis neapsieina be skaitmeninių I/O kanalų. Valdikliai paprastai turi kelis dvigubos paskirties skaitmeninius I/O kanalus, kurie dalijasi apkrovomis ir veikia kaip skaitmeniniai įėjimai ir išėjimai. Skaitmeninio įvesties/išvesties kanalo schema parodyta 7 pav.

7 pav. Skaitmeninio įvesties/išvesties kanalo schema.

Skaitmeniniai įėjimai turi didelę įėjimo varžą, todėl yra buferiniai, kad apsaugotų jautrias CMOS skaitmeninės sąsajos grandines nuo žalos, kurią sukelia srovės impulsai. Aukštos įtampos viršįtampių apsaugą užtikrina 30 V zenerio diodas, kuris riboja įėjimo įtampą iki įvesties buferio leidžiamo lygio.

Atskiruose įrašymo įrenginiuose/valdikliuose dažniausiai naudojami skaitmeniniai išėjimai yra atviros kolektoriaus grandinės formos, galinčios ištraukti iki 200 mA, esant 30 V. Esant tokiai konfigūracijai, zenerio diodas taip pat veikia kaip įtampos ribotuvas, jei kanalas naudojamas. kaip atviro kolektoriaus išėjimas.

Skaitiklio įvesties kanaluose yra įvesties buferis, pagrįstas Schmidt trigeriu, kurio įvesties slenkstis nustatytas ties dviem voltais. Taip išvengiama skaitiklio suveikimo, kai trukdžių lygis yra mažesnis už nurodytą ribą. Kondensatorius, įdėtas į Schmidt trigerio įvestį, užtikrina filtravimą, tačiau sumažina greitį iki maždaug 1 kHz (= 1 / RC) dažnio. Jei kondensatorius pašalinamas, skaičiavimo dažnis gali siekti 500 kHz.

Tampa akivaizdu, kad įdiegus automatizuotą apšvietimo valdymo sistemą galima telekomunikaciniu būdu stebėti tinklų ir apšvietimo įrenginių būklę, valdyti lempų degimo režimus, nuotoliniu būdu valdyti apšvietimą pagal iš anksto nustatytą grafiką, taip pat vesti apskaitą. energijos suvartojimo ir stebėti efektyvų elektros energijos naudojimą, kas neabejotinai lems pelningumo koncepciją.sistemų duomenis.

Kuriamas griežtai laikomasi apšvietimo tinklų veikimo algoritmo, nes neįtraukiama žmogiškojo faktoriaus įtaka. Kadangi sistema turi grafiką, kurio ji privalo laikytis, nebus švaistomi elektros ir elektros įrangos ištekliai. Žinoma, galutinė kontrolė lieka žmogui, ir jis turi teisę valdyti sistemą savo nuožiūra. Tačiau sistema iš pradžių apskaičiuoja optimaliausią darbo režimą, kuris užtikrins pakankamai šviesos ir saikingas energijos sąnaudas.

Pasitaiko atvejų, kai žmogus, pereidamas prie rankinio valdymo, apeidamas automatinį valdymą, apie valdymą pamiršo, tačiau neišjungus apšvietimo, elektra neprarandama, nes apie tai operatyviai informuojamas dispečeris ir turi galimybę paimti. atitinkamas priemones, kitu atveju tai padarys automatizavimo sistemos.

Kalbame apie žmogaus-mašinos valdymo sistemas, išsiuntimo valdymą, pagrįstą automatinių informacijos duomenų rinkimo sistemų naudojimu ir modernias kompiuterines sistemas.

Dispečeris daugiapakopėje automatizuoto procesų valdymo sistemoje informaciją gauna iš kompiuterio monitoriaus arba iš elektroninės informacijos rodymo sistemos ir, naudodamas telekomunikacijų sistemas, valdiklius, išmaniąsias pavaras, veikia dideliu atstumu nuo jo esančius objektus.

Pagrindas, būtina sąlyga efektyviai įgyvendinti išsiuntimo kontrolę, turinčią ryškų dinaminį pobūdį, yra darbas su informacija, t.y. informacijos rinkimo, perdavimo, apdorojimo, rodymo, pateikimo procesai.

Iš dispečerio jau reikalingos ne tik profesinės technologinio proceso žinios, jo valdymo pagrindai, bet ir informacinių sistemų patirtis, gebėjimas priimti sprendimus (dialoge su kompiuteriu) kritinėse situacijose ir daug daugiau.

Todėl reikalinga priežiūros valdymo programinė įranga. Mano nuomone, SCADA technologijų įdiegimas bus puikus šios problemos sprendimas.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) koncepciją nulemia visa valdymo sistemų kūrimo eiga ir mokslo bei technologijų pažangos rezultatai. SCADA technologijų naudojimas leidžia pasiekti aukštą automatizavimo lygį sprendžiant valdymo sistemų kūrimo, informacijos rinkimo, apdorojimo, perdavimo, saugojimo ir rodymo problemas.

SCADA sistemų teikiamos žmogaus ir mašinos sąsajos draugiškumas, ekrane pateikiamos informacijos išsamumas ir aiškumas, valdymo „svirtelių“ prieinamumas, nurodymų ir pagalbos sistemos naudojimo paprastumas ir kt. - padidina dispečerio sąveikos su sistema efektyvumą ir sumažina jo kritines valdymo klaidas iki nulio.

Pažymėtina, kad SCADA koncepcija, kurios pagrindas yra automatizuotas valdymo sistemų kūrimas, leidžia išspręsti daugybę užduočių, kurios ilgą laiką buvo laikomos neišsprendžiamais: sutrumpinti automatizavimo projektų kūrimo laiką ir nukreipti finansines išlaidas jų plėtrai. .

Šiuo metu SCADA yra pagrindinis ir perspektyviausias dinaminių sistemų automatizuoto valdymo metodas.

Rusijoje dispečerinė technologinių procesų kontrolė daugiausia rėmėsi operatyvinio dispečerinio personalo patirtimi. Todėl perėjimas prie valdymo, paremto SCADA sistemomis, buvo pradėtas kiek vėliau. Naujų informacinių technologijų, tokių kaip SCADA sistemos, įsisavinimo Rusijoje sunkumai apima tiek eksploatacinės patirties stoką, tiek informacijos apie įvairias SCADA sistemas stoką. Pasaulyje yra daugiau nei dešimt įmonių, kurios aktyviai dalyvauja kuriant ir diegiant SCADA sistemas.

Diegiant modernias dispečerinės kontrolės sistemas labai svarbus šių uždavinių sprendimas:

1) SCADA sistemos parinkimas (pagal technologinio proceso reikalavimus ir ypatybes);

2) personalo pagalba.

Daugelis automatizuotų valdymo ir valdymo sistemų (AVS) projektų, skirtų įvairioms programoms, leidžia išskirti apibendrintą jų įgyvendinimo schemą, parodytą 8 pav.

8 pav. Apibendrinta valdymo ir valdymo per SCADA sistemas schema

Paprastai tai yra dviejų lygių sistemos, nes būtent šiuose lygiuose įgyvendinama tiesioginė technologinių procesų kontrolė. Kiekvienos konkrečios valdymo sistemos specifiką lemia kiekviename lygyje naudojama programinė ir techninė platforma.

Apatiniame lygmenyje – objekto (valdiklio) lygyje – yra įvairūs jutikliai informacijai apie technologinio proceso eigą rinkti, elektrinės pavaros ir pavaros reguliavimo ir valdymo veiksmams įgyvendinti. Jutikliai teikia informaciją vietiniams programuojamiems loginiams valdikliams (PLC – Programing Logical Controller), kurie gali atlikti šias funkcijas:

* informacijos apie technologinio proceso parametrus rinkimas ir apdorojimas;

* elektrinių pavarų ir kitų pavarų valdymas;

* automatinio loginio valdymo uždavinių sprendimas ir kt.

Kadangi valdikliuose esanti informacija yra iš anksto apdorojama ir iš dalies naudojama vietoje, ryšio kanalų pralaidumo reikalavimai gerokai sumažėja.

Tiek vietinių, tiek užsienio gamintojų valdikliai šiuo metu naudojami kaip vietiniai PLC įvairių technologinių procesų valdymo ir valdymo sistemose. Rinkoje yra daugybė dešimčių ir net šimtų tipų valdiklių, galinčių apdoroti nuo kelių kintamųjų iki kelių šimtų kintamųjų.

Valdiklio lygio techninei ir programinei įrangai keliami griežti reikalavimai dėl patikimumo, reakcijos į pavaras, jutiklius ir kt. Programuojami loginiai valdikliai turi būti garantuoti, kad reaguotų į išorinius įvykius iš objekto per kiekvienam įvykiui nurodytą laiką.

Objektams, kurie šiuo požiūriu yra labai svarbūs, rekomenduojama naudoti valdiklius su realaus laiko operacinėmis sistemomis (RTOS). RTOS valdikliai veikia sunkiai realiu laiku.

Vietinių valdiklių valdymo programų kūrimas, derinimas ir vykdymas atliekamas naudojant specializuotą programinę įrangą, plačiai prieinamą rinkoje.

Šios klasės įrankių programinė įranga apima tokius paketus kaip ISAGRAF (CJ International France), InControl (Wonderware, JAV), Paradym 31 (Intellution, JAV), TraceMode (AdAstra Research Group, Rusija), kurie turi atvirą architektūrą.

Informacija iš vietinių valdiklių gali būti siunčiama į valdymo centro tinklą tiesiogiai, taip pat per aukščiausio lygio valdiklius (žr. 8 pav.). Priklausomai nuo atliekamos užduoties, aukščiausio lygio valdikliai (koncentratoriai, išmanieji arba komunikacijos valdikliai) atlieka įvairias funkcijas. Kai kurie iš jų išvardyti žemiau:

Ш duomenų rinkimas iš vietinių valdytojų;

Ш duomenų apdorojimas, įskaitant mastelio keitimą;

Ø vieno laiko palaikymas sistemoje;

Ш posistemių sinchronizavimas;

Ø archyvų organizavimas pagal pasirinktus parametrus;

Ш keitimasis informacija tarp vietinių valdiklių ir aukščiausio lygio;

Ш dirbti neprisijungus, jei pažeidžiamas bendravimas su aukštesniu lygiu;

Ш duomenų perdavimo kanalų perteklius ir kt.

Aukščiausias lygis – valdymo centras (DP) – pirmiausia apima vieną ar daugiau valdymo stočių, kurios yra dispečerio/operatoriaus automatizuota darbo vieta (AWS). Čia taip pat gali būti įrengtas duomenų bazių serveris, darbo vietos (kompiuteriai) specialistams ir kt. Dažnai kaip darbo vietos naudojami kompiuteriai, pavyzdžiui, įvairios konfigūracijos IBM kompiuteriai. Valdymo stotys skirtos technologinio proceso eigai ir veiklos kontrolei rodyti. Šios užduotys skirtos SCADA sistemoms spręsti. SCADA yra specializuota programinė įranga, skirta suteikti sąsają tarp dispečerio ir valdymo sistemos, taip pat palaikyti ryšį su išoriniu pasauliu.

Funkcijų spektrą lemia pats SCADA vaidmuo valdymo sistemose ir yra įdiegtas beveik visuose paketuose:

Ø automatizuotas kūrimas, leidžiantis be realaus programavimo sukurti programinę įrangą automatizavimo sistemai;

Ш taikomųjų programų vykdymo priemonės;

Ø pirminės informacijos rinkimas iš žemesnio lygio įrenginių;

Ш pirminės informacijos apdorojimas;

Ø pavojaus signalų ir istorinių duomenų registravimas;

Ш informacijos saugojimas su galimybe ją apdoroti (dažniausiai įgyvendinama per sąsajas su populiariausiomis duomenų bazėmis);

Ø informacijos vizualizavimas mnemoninių diagramų, grafikų ir kt. pavidalu;

Ø taikomųjų programų sistemos galimybė dirbti su parametrų rinkiniais, laikomais „viena visuma“ („receptas“ arba „nustatymai“).

Atsižvelgiant į apibendrintą valdymo sistemų struktūrą, reikėtų įvesti dar vieną koncepciją – Micro-SCADA.

Micro-SCADA yra sistemos, kurios įgyvendina standartines (pagrindines) funkcijas, būdingas SCADA – aukščiausio lygio sistemoms, tačiau orientuotos į automatizavimo problemų sprendimą konkrečioje pramonės šakoje (labai specializuota). Priešingai, SCADA – aukščiausio lygio sistemos yra universalios.

Visi valdymo sistemos komponentai yra tarpusavyje sujungti ryšio kanalais. SCADA – sistemų sąveikos su vietiniais valdikliais, aukščiausio lygio valdikliais, biuro ir pramonės tinklais užtikrinimas priskiriamas vadinamajai komunikacijos programinei įrangai. Tai gana plati programinės įrangos klasė, kurios pasirinkimą konkrečiai valdymo sistemai lemia daugybė faktorių, įskaitant naudojamų valdiklių tipą ir naudojamą SCADA sistemą.

Kad būtų galima kontroliuoti sistemos komponentus ir parametrus, joje yra informacijos apie būseną perdavimo mechanizmai. Tai yra, mes kalbame apie tokiose sistemose naudojamą telemetriją. Telemetrija suteikia pilnus duomenis apie sistemos parametrus, leidžia greitai aptikti neteisėtus prisijungimus prie apšvietimo tinklų ir aptikti elektros vagystes bei vesti techninę energijos apskaitą. Įtampų, srovių ir galių telemetrijos pagalba galima atlikti pirminę apšvietimo tinklo diagnostiką bet kokių nelaimingų atsitikimų atveju, vyksta elektros įrenginių tikrinimo ir priežiūros automatizavimas. Taigi, nereikės tiesioginio žmogaus dalyvavimo atliekant elektros įrenginių diagnostiką ir profilaktinius patikrinimus, atmetamas galimas žmogiškasis veiksnys tokiuose įvykiuose - matavimų klaidos, neatidumas atliekant diagnostiką.

Visi reikalingi duomenys siunčiami į kompiuterį. Kompiuterio operatorius turi pilną prieigą prie visos informacijos, gaunamos iš telemetrijos jutiklių – faktinės įtampos ir galios tinkle, darbo srovės grandinėse, tinklų ir įrangos techninės būklės. Bet koks nukrypimas nuo normos rodomas kita spalva ir gali sukelti garsinį įspėjimą, kad patrauktų dėmesį. Ekrano vaizdus galima gauti viena iš kelių skirtingų formų. Kiekvienas vartotojas savo nuožiūra gali nurodyti konkrečių matavimų rezultatų atkūrimą grafine arba skaitine forma. Duomenys, gauti iš telemetrijos, dažniausiai nukopijuojami ir įvedami į duomenų bazę, kad būtų galima juos analizuoti, palyginti ar ištirti.

Kaip ir kitose telekomunikacijų srityse, telemetrijos įrangai ir programinei įrangai taikomi tarptautiniai standartai, kuriuos nustato tokios organizacijos kaip CCSDS ir IRIG. CCSDS standartai taikomi aviacijos ir kosmoso duomenų perdavimo sistemoms, o pramonė naudoja IRIG standartus.

Telemetrijos sistema vienu metu priima ir persiunčia elektrinius signalus iš daugelio jutiklių, taikydama duomenų glaudinimo procesą, vadinamą tankinimu. Pagal IRIG standartą pramoninėse telemetrijos sistemose naudojamas duomenų glaudinimo impulsinio kodo moduliacijos (PCM) metodas. PCM vis dar yra labiausiai paplitęs dėl jam būdingo mažo klaidų lygio (paprastai mažesnis nei 0,25 % bet kokio matavimo atveju). PCM sistema paverčia kiekvieno matavimo rezultatą, išreikštą analogine įtampos verte, į kompiuteriui priimtiną skaitmeninę vertę. Sistemoje, naudojančioje, pavyzdžiui, 12 bitų dvejetainius skaičius, mažiausia įtampa būtų vaizduojama kodo numeriu 000 000 000 000 (0), o didžiausia – 111 111 111 111 (2047). Norint signalizuoti apie kiekvieno naujo jutiklių ir keitiklių nuskaitymo ciklo pradžią, sukuriama speciali kodograma. PCM sistemoje demultipleksavimo (demultipleksavimo) procesas apima šablono, kuris įterpiamas į duomenų srautą, kad signalizuotų apie kiekvieno nuskaitymo ciklo pradžią, suradimą, po kurio seka bitų skaičiavimas, kad būtų galima identifikuoti kiekvieną matavimą ir paruošti jo rezultatą įvesties į kompiuterį. .

Kompiuteris, kuris gauna visus įeinančius duomenis iš telemetrijos jutiklių ir valdo sistemą, vadinamas serveriu. Serveris gali būti bet koks biuro reikmėms skirtas stalinis kompiuteris, palaikantis belaidžius tinklus. Žinoma, kompiuteryje reikia įdiegti specialią programinę įrangą. Kadangi telemetrijos duomenys į priėmimo stotį patenka pakartotinai, o kartais net nuolat, aparatinė ir programinė įranga turi būti gerai suderinta viena su kita, o serveris visada turi būti įjungtas. Įprastais atvejais aparatinė įranga atlieka gana paprastas ir pasikartojančias užduotis (pavyzdys galėtų būti sinchronizavimo ir reagavimo į pavojaus situaciją nustatymas); programinės įrangos įrankiai atlieka pirminį apdorojimą, kad duomenys būtų rodomi ekrane.

Programinės įrangos užduotys apima visos techninės ir programinės įrangos nustatymą, greitą duomenų įvedimą, galimą išankstinį techninės įrangos patikrinimą, pasirinktų matavimo rezultatų greitą atvaizdavimą monitoriuje, specialų duomenų apdorojimą pagal analizės reikalavimus. Programinės įrangos įrankiai taip pat gana dažnai naudojami ruošiant pavarą darbui su visais ar pasirinktais matavimais, imti mėginius detalesnei analizei, atlikti telemetrinės sistemos būklės savidiagnostiką prieš duomenų gavimą ir jų metu.

Tačiau be darbo su duomenimis turime galimybę valdyti apšvietimo tinklo elementus per kompiuterį. Be to, kad sistema veikia pagal mūsų nustatytą režimą ir principą, galime valdyti autoritetingai, apeinant užprogramuotą algoritmą. Juk programa iš anksto žino, kada ir kur įjungti šviesą, kam ir kam, tai be individualių galimybių paprastam buvimo ir judesio jutiklių, šviesos jutiklių valdymui. Kai tiesiog nustatome, kad sistema veiktų tokiu režimu, kad būtų nustatyta, kiek šviesos reikia tam pačiam kambariui apšviesti – informacija ateis iš šviesos jutiklio – programa automatiškai apskaičiuos reikiamą šviesos kiekį arba apšvietimą įjungs/išjungs. režimas pagal asmens buvimą - informacija bus gaunama iš judesio ar buvimo jutiklio - programa įjungia arba išjungia šviesą tinkamu laiku. Galima sukurti tokį algoritmą, kuriame būtų atsižvelgta į sistemos valdomo objekto darbo grafiką bei lygiagretų sistemos veikimą pagal jutiklių rodmenis. Jei turite vaizdo kameras, savo veiksmus galite stebėti ne tik principingai grafiškai pavaizduodami apšvietimo schemą, bet ir per vaizdo ekraną.

Tobulėjus sistemos techninei struktūrai, įdiegus GSM modulį, prijungtą prie serverio, atsiranda galimybė valdyti sistemą net per mobilųjį telefoną. Tai yra, telefonu SMS žinute siunčiama komanda prie serverio prijungtam GSM moduliui. Serveris apdoroja komandą ir siunčia komandą į aukščiausio lygio apšvietimo tinklų valdiklį. Gali būti, kad komanda bus siunčiama per patį serverį, netgi gali būti, kad per laidinį ryšį su valdikliu. PLC, gavęs signalą, duos komandą relei, kad ji savo ruožtu įjungtų apšvietimą. Tai parodyta 9 paveiksle.

9 pav. Automatinė valdymo sistema su GSM moduliu

Taip pat verta turėti omenyje, kad telefonas veikia ne tik kaip komandų siuntėjas, bet ir kaip informacijos apie sistemos parametrus ar bet kokius jos pasikeitimus gavėjas. Taigi galime nuotoliniu būdu išlaikyti visišką sistemos kontrolę. Pakanka nustatyti, kad serveris kasdien siųstų duomenis apie sistemą į telefoną, kad galėtumėte stebėti jo darbą ir tokiu atveju siųsti SMS komandą bet kokiai operacijai atlikti.