Системы управления освещением на производстве на зоны. Система управления освещением. Основные задачи автоматизированных систем управления освещением

Еще несколько лет назад в любимых всеми фантастических фильмах о будущем мы с восхищением смотрели на летающие по небу автомобили, умных роботов, спасающих человечество, необычные полностью автоматизированные дома. И казалось, что до этих фантазий авторов фильмов еще так далеко. Но мода на ультрасовременные дома вошла и в реальную жизнь.

Все чаще дизайнеры предлагают делать различные акценты на свет, уже не модно иметь в комнате одну люстру в центре потолка с одним выключателем на стене – это скучно и однообразно. Автоматизация всевозможных элементов интерьера ворвалась в нашу жизнь безвозвратно. Намного интереснее, когда мы создаем с помощью света настроение в комнате. А если фантазия разошлась – необходима целая система – в этом случае уже необходимо управление освещением. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе подробнее.

На первый взгляд нам кажется, что все эти новинки не несут в себе ничего кроме модных «штучек» для хвастовства. На самом деле, вникнув в ее суть, практически каждый хозяин дома захочет получить «умный дом». Для чего нужна такая система:

• Автоматическое включение и выключение света в зависимости от уровня естественного освещения, особенно удобно на придомовой территории: не нужно идти и ежедневно включать фонари при сумерках, можно запрограммировать систему таким образом, чтобы датчики реагировали на уровень света. При этом важно, чтобы эти датчики были чистыми, иначе они могут некорректно себя вести и свет включится даже днем;
• Установка датчика движения. Удобно в темных помещениях, таких как коридор, лестница — отпадает необходимость искать выключатель;

• Увеличение или уменьшение яркости света в зависимости от времени суток;
• Автоматическое подключение светодиодных лент в специальных зонах отдыха или развлечений;
• Возможно задавать более сложный сценарий: допустим, в определенное вечернее время включается верхний свет, в ночное время самостоятельно отключается основное освещение и приходит черед ночникам или торшерам с мягким приглушенным светом. Подобные сценарии можно создавать самостоятельно в зависимости от Ваших потребностей;
• Автоматическое плавное уменьшение света либо полное его отключение при запуске домашнего кинотеатра.

В период Вашего отсутствия свет может продолжать работать с целью имитирования нахождения людей дома. Такая функция очень важна особенно в период длительного отсутствия.

Разобравшись для чего нужна такая система, определим по каким критериям выбирать варианты. Здесь имеет место две важные составляющие: энергосбережение и функциональность. Экономия обеспечивается за счет использования современных элементов: от лампочек до готовых систем управления, разработанных таким образом, что такая система использует электроэнергии меньше, чем если бы Вы просто использовали световые точки каждую по отдельности. Что касается функциональности или удобства – здесь все зависит от Ваших пожеланий. Все системы управления можно условно разбить на автоматические, полуавтоматические и ручные.

Виды систем управления

Автоматическое управление освещением (или СУО строения) не заменимо на больших площадях – в больших домах и придомовой территории. Разработка такой системы имеет единую базу – называемую контролер, которую подключают к компьютеру и через него с помощью wi-fi программируют все, что нам необходимо. Такие варианты управления достаточно дорогостоящие, поэтому на небольших площадях использовать их нецелесообразно.

В частных домах чаще всего используют полуавтоматические системы (СУО помещения). В этом случае задействован не весь дом и придомовая территория, а пару комнат – допустим, гостиная, коридор и центральная дорожка к дому. При этом можно установить программу, при которой в этих помещениях в одно и то же время будет зажигаться свет, также на лестнице возможно установить датчик движения, для того, чтобы не искать выключатель при переходе с одного этажа на другой. Такие системы представляют собой блок с определенным набором тумблеров, который обычно встраивают в распределительный щит.

Наиболее часто встречается ручное управление (СУО осветительного прибора). К нему же относится управление светом с помощью пульта дистанционного управления. Это самый экономичный способ из предложенных выше. Такая система предполагает одну или несколько точек управления. И установить ее можно даже самостоятельно, не прибегая к дорогостоящим специалистам. Разумеется, основы электрики при этом надо знать.

Не осталось, пожалуй, ни одного дома, в котором отсутствовала бы сеть wi-fi. С помощью нее можно управлять освещением из собственного мобильного телефона или планшета, даже находясь на большом расстоянии от дома. Главное не переусердствовать с этим и не устроить сюрприз близким, находящимся в доме. Но важно помнить, что wi-fi должен охватывать всю площадь, на которой планируется использовать автоматическую систему.

Управление освещением из нескольких мест

Существуют и более простые СУО, необходимые даже в небольших квартирах. Рассмотрим пример управления такой системой с нескольких мест.

Каждый день мы приходим с работы и включаем в коридоре свет, следовательно, нам нужен выключатель сразу на входе в квартиру. Но проходя в комнату, и включая свет в ней, нужно вернуться назад к входной двери, чтобы выключить освещение в коридоре? Согласитесь, что это неудобно. Гораздо интереснее, если у входа в комнату будет стоять второй выключатель для коридора.

Аналогично, допустим, со спальней. Перед сном заходя в комнату включаем свет, выключатель по логике расположен на входе в комнату, чтобы не искать его по стенам. Но, когда подходит время непосредственно ко сну – придется встать с кровати, пойти к двери и выключить свет, а после этого уже в темноте вернуться назад. Правильно – неудобно. Гораздо комфортнее, если второй и третий выключатели будут расположены с двух сторон от кровати.

От жизненных примеров к теории. Схема управления из двух мест выглядит следующим образом. Если в цепи выключателей 2 – они называются проходными – то есть одним устройством возможно управлять из двух точек. При этом, включив свет в одной точке и выключив в другой, вы сможете снова включить свет, воспользовавшись любой их точек, не зависимо от положения выключателя на другом конце. В данном случае выключатели выглядят аналогично обычным выключателям, однако внутри они принципиально отличаются от них.

Поэтому, если вы хотите установить такую систему освещения в комнате – при покупке элементов обязательно уточняйте, что вам нужны проходные выключатели. Если планируется более двух выключателей – схема управления светом с трёх мест выглядит по-другому. Необходимо приобрести пару проходных выключателей и 3-й перекидной.

Перекидной выключатель принципиально отличается от обычного и от проходного – следует учитывать это при покупке приборов. Поэтому, если вы делаете ремонт самостоятельно — при выборе выключателей обязательно уточняйте в магазине — для какой цели они вам нужны.

Уличное освещение

При наличии большого участка возле жилого дома возникает потребность в обеспечении автоматического управления уличным освещением. Чаще всего устанавливают два распределительных шкафа, с помощью которых управляют светом – на входе во двор и в доме. При этом, они должны работать параллельно, без привязки друг к другу.

Подключать все фонари и точки освещения согласно установленной схемы к двум шкафам выйдет достаточно неэкономно. Поэтому чаще всего к распределительному шкафу на входе во двор подключают несколько основных фонарей, для возможности видимости прохода к дому. А основное освещение и прочие системы подключены в распределительный шкаф, находящийся в доме.

После размещения всех кабелей, каждый осветительный прибор можно обеспечить специальным датчиком, подающим команду для дистанционного управления. Таким образом, с помощью пульта возможно будет управлять каждым фонарем отдельно.

Более целесообразным использование пульта дистанционного управления будет при использовании осветительных приборов, снабженных солнечными батареями. В данном случае отпадает необходимость в покупке и прокладывании большого количества кабелей, а также не нужно устанавливать распределительный щит.

Также существует возможность управлять светом на улице при помощи компьютера и сети wi-fi. Если участок большого размера – в центре него устанавливают шкаф с роутером для передачи данных. Очень важно при этом, чтобы роутер охватывал весь участок. На каждый прибор освещения устанавливается специальный блок, который имеет встроенный модуль wi-fi. После недлительного запуска программы специалистом – мы можем управлять светом самостоятельно.

Если покупать все перечисленные варианты по отдельности и самостоятельно их устанавливать – выйдет достаточно дорогое удовольствие. При большом покрытии освещения и желании использовать различные программы света – яркий, приглушенный, мерцающий, оптимальным будет обращение к профессионалам. Они смогут дать дельные советы по установке и использованию любых видов подсветки, а также предоставят гарантию на используемые материалы.

Рассмотрев данную тему более подробно – теперь уже не кажется, что фильмы о будущем так уж фантастичны. Кто знает – быть может в скором времени нас ждут персональные автомобили в небе, а роботизированные системы уже давно окружили нас своей заботой.

Изучив варианты освещения на улице, в доме, в квартире, в комнате и даже управление одной лампочкой из нескольких мест – можно с уверенностью сказать, что с подобными вариантами наша жизнь становится ярче и интереснее.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Требуемый микроклимат в помещении создается следующими системами инженерного оборудования зданий: отопления, освещения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Системы отопления служат для создания и поддержания в помещениях в холодный период года необходимых температур воздуха, регламентируемых соответствующими нормами. Таким образом, они позволяют разрешить лишь одну из задач по созданию и обеспечению микроклимата в помещении - необходимого теплового режима.

В тесной связи с тепловым режимом помещений находится воздушный режим, под которым понимают процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом. Системы вентиляции предназначены для удаления из помещений загрязненного воздуха.

Системы кондиционирования воздуха являются более совершенными средствами создания и обеспечения в помещениях улучшенного микроклимата.

Автоматизация освещения - очень важный элемент на производстве. Автоматизация освещения имеет два приемущества, первое - это экономия электроэнергии, то есть выключение освещения во время достаточного естественного освещения. Второе приемущество - это оптимальное освещение в производственном помещений. Недостаток освещения приводит к упадку сил, а так же к сонливости. В результате продутивность работы снижается.

1. Выбор и обоснование конфигурации обордувания

1.1 Формулировка задания

В данной работе рассматривается система автоматического управления отоплением, вентиляцией и освещением произвоственного помещения.

Управление поделено на три сегмента, которые будут в дальнейшем времени показаны на панели HMI. Управление осуществляется в автоматичиском или в ручном режиме. Система включается при нажатий кнопки START. Далее происходит выбор режима. Если нажата кнопка STOP, то все выходные элементы будут выключены.

Первый сегмент это отопление. Отопительная система должна работать так, чтобы в помещениях всегда было комфортно. Отопление помещения происходит методом конвекции, то есть нагретый воздух поднимается вверх. Воздух нагревается посредством радиаторов, в которых нагретая вода поступает по трубам из котла отопления.

Имеется датчик аналоговый температуры ТТ, установленный внутри помещения. Система отопления работает по двум режимам ZIMA и LETO, зависящий от времени года. После выбора режима включается KTL (котел). В холодное время года (ZIMA) нагревание включается если температура ниже 19 градусов, при достижений температуры 21 градусов нагревание отключается. При превышений температуры в 26 градусов включается CON (кондиционер). Оно выключается при температуре ниже или равной 24 градусов.

В теплое время года (LETO) работает так же. Но нагревание воды начинается если температура внутри помещения ниже 16 градусов, при достижений температуры 18 градусов нагревание отключается. При превышений температуры в 25 градусов включается CON (кондиционер). Оно выключается при температуре ниже или равной 23 градусов.

Так же можно управлять отоплением в ручную. Есть кнопка включения EN_H и выключения DIS_H нагревания воды. Кондиционирование так же можно включить EN_CON либо выключить DIS_CON.

Второй сегмент это освещение. На улице расположен аналоговый датчик освещенности DL. Освещение зависит от показания этого датчика. В помещение падает большое количество света с улицы. В комнате имеется два источника света вспомогательное освещение S_LED и основоное освещение M_LED. Если освещение на улице в диапазоне от 900 до 1200 люксов, то оба источника света будут выключены. При недостатке освещения, то есть если освещение ниже 500 люксов, после задержки в 30 секунд включается основное освещение. Если вспомогательное было включено, то оно выключится. Если освещение в диапазоне от 500 до 900, после задержки в 30 секунд включится вспомгательное освещение и выключится основное освещение если оно было включено. Так же его можно включить S_LED_ON и выключить S_LED_OFF в ручную. После наступления ночи, сделав задержку в 30 секунд включается основное освещение, если вспомогательное освещение было включено, то оно отключается. Оновное освещение так же можно включить M_LED_ON либо выключить M_LED_OFF в любое время в ручном режиме. Третий сегмент это вентиляция. Вентиляция происходит вытяжной системой. Которое включается периодический каждые пол часа. В помещений находится датчик углекислого газа DCO2. При величине до 400 ppm вытяжение не будет работать. При увелечений концентраций углекислого газа, если оно будет лежать в диапазоне от 400 ppm до 600 ppm и если таймер отсчитал свои 30 минут, то включается вытяжка воздуха на 5 минут. Если показания будут в диапазоне от 600 ppm до 1000 ppm и если таймер отсчитал свои 30 минут, то включается вытяжка воздуха на 10 минут. Есле же концентрация будет выше 1000 ppm и если таймер отсчитал свои 30 минут, то включается вытяжка воздуха на 15 минут. Вытяжение включается EXH_ON либо отключается EXH_OFF в ручном режиме кнопками.

1.2 Составление структурной схемы системы автоматизаций

Рисунок 1 - Структурная схема система автоматизаций

1.3 Выбор и обоснование выбора оборудования

Поскольку у нас 15 входных сигналов и 6 выходных сигналов, в качестве программируемого логического контроллера (PLC) было выбрано Siemens Simatic S7 314C-2PN/DP CPU (6ES7314-6EH04-0AB0). Потому что он компактный и со встройными модулями. А так же еще один резервный ПЛК. Резервный ПЛК нужен для того, чтобы работать в случае поломки первого процессора. На рисунке 2 изображена аппаратная часть ПЛК.

Характеристика:

Рабочая память 192 Кб.

Загружаемая память (MMC) - 8 МБ.

Время выполнения логических операций - 0.06 мкс:

Количество флагов/таймеров/счетчиков -2048/256/256.

Кол-во каналов ввода-вывода, дискретных/ аналоговых, не более - 16048/1006.

Встроенные интерфейсы - MPI / DP и ETHERNET PROFINET.

Встроенных дискретных входов/выходов - 24/16.

Встроенных аналоговых входов/выходов -4 AI (I/U) +1 AI (Pt100)/2 AO.

4 быстрых счётчика (60 кГц).

Блок питания PS 307; 5 A отличается следующими свойствами:

Выходной ток 5 A.

Выходное напряжение 24 в пост. тока; регулируемое, устойчивое при коротком замыкании и холостом ходе.

Подключение к однофазной системе переменного тока (номинальное входное напряжение 120/230 В перем. тока, 50/60 Гц).

Надежная гальваническая развязка в соответствии с EN 60 950.

Может быть использован как источник питания нагрузки.

В проекте будет использовано SIMATIC HMI Comfort Panel. SIMATIC HMI Comfort Panel -- это новая серия панелей оператора для решения широкого круга задач человеко-машинного интерфейса. Отсутствие вращающихся частей, небольшая монтажная глубина, высокая стойкость к вибрационным и ударным, а также электромагнитным воздействиям, степень защиты фронтальной части корпуса IP65 позволяют использовать панели этой серии в жестких промышленных условиях, успешно решать задачи оперативного управления и мониторинга на уровне производственных машин и установок.

Все панели этой серии оснащены:

Встроенным интерфейсом RS 422/RS 485 с поддержкой протокола PROFIBUS DP.

Встроенным интерфейсом PROFINET. В панелях операторов с диагональю экрана от 7” и выше этот интерфейс оснащен встроенным 2-канальным коммутатором Ethernet.

Двумя USB-Host портами и одним USB портом ведомого прибора.

Двумя отсеками для установки SIMATIC HMI SD карт.

Аудио входом и аудио выходом.

2-полюсным съемным терминальным блоком подключения цепи питания =24 В.

Они могут работать с программируемыми контроллерами:

S7-300/ S7-400/ WinAC с подключением через PROFIBUS DP или PROFINET;

В данном проекте будет использовано TP1200 Comfort, диагональ 12 дюймов.

Датчик освещенности DL.

Техническое описание.

Датчик освещенности имеет следующие характеристики:

Датчики для встраиваемых применений D15х40мм (LP01) / D30х6мм (LP02).

Встроенный кабель длиной от 2 до 15м (стандартная длина 2м).

Спектральная характеристика в области видимого света: 400…700нм.

Стандартные диапазоны измерения: 100, 1000, 10000 Люкс.

Выходной сигнал: 4-20мА с 2-х проводной схемой подключения.

Отличительной особенностью датчиков серии LP01 и LP02 является наличие встроенной платы преобразования сигналов фотоэлемента в ток 4-20мА, что позволяет передавать выходной сигнал без искажений на расстояние до 500м.

Датчик температуры TT.

Датчик температуры комнатный SIEMENS QAA2071 используется в системах вентиляции и кондиционирования воздуха для измерения и регулирования комнатной температуры. Датчик температуры QAA2071 выполнен на базе чувствительного элемента NTC и работает в диапазоне температур 0...50 °C

Таблица 1 - Техническое описание

Датчик DCO2.

Датчик DCO2 предназначен для измерения содержания CO2 воздуха в помещении. Датчики (кроме реле) комбинируют в современном корпусе измерение содержания СО2, относительной влажности (RH) и температуры (Т). Измерение содержания СО2 основывается на инфракрасном принципе.

Таблица 2 - Техническое описание

Твердотелое реле

Технические параметры:

Управление: пост.ток.

Управляющее напряжение, В 3…32.

Коммутируемое переменное напряжение, В 40…440.

Максимальный ток нагрузки, А 100.

Физические кнопки управления.

Характеристика:

Рабочее напряжение, В 24.

Ток нагрузки, А 10.

Температура работы, С -55...65.

Рисунок 2 - Конфигурация оборудования

1.4 Составление электрической схемы автоматизации

Рисунок 3 - Электрическая схема аналогового входа

Рисунок 4 - Электрическая схема дискретного входа\выхода

2. Составление блок схемы алгоритма и програмного обеспечения нижнего уровня на языке Step7 LAD, STL

2.1 Составление блок-схемы алгоритма программы

В первой части на рисунке 5 происходит опрос кнопок (физические кнопки или управление через HMI). Сначала происходит опрос кнопки STOP, если есть сигнал то все механизмы отключаются независимо от режима работы. Если сигнала нет, то происходит опрос кнопки START. При отрицательном состояний (она не нажата) цикл уходит в конец. Если есть сигнал о нажатий START, то выполняется вторая часть.

Во второй части на рисунке 6 происходит выбор режима работы (автоматический или ручной режим). Если есть сигнал AUTO, то выбирается режим автоматического управления и работа переходит в третью часть. Если сигнала нет то ПЛК делает опрос MANUAL. При положительном сигнале, управление осуществляется в ручном режиме и работа переходит в четвертую часть.

В третьей части на рисунке 6 происходит выбор режима работы отопления и кондиционирования, зависящий от времени года. После этого прооисходит опрос датчика температуры TT, далее управление зависит от значения этого датчика.

В четвертой части (рисунок 6) осуществляется опрос кнопок управления (физические кнопки или управление через HMI) в ручном режиме работы. В этой части исходя из сигнала кнопок происходит выключение либо включение исполнительных механизмов.

В пятой части (рисунок 6) ПЛК делает опрос датчика освещения DL, а затем исходя из его значений выполняется автоматическое управление освещением. После этого происходит опрос значений датчика углекислого газа DCO2, управление вытяжкой зависит от его значений.

Для удобства программирования алгоритма, он был поделен на отдельные функций. Порядок вызова функций организоционным блоком изображен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структура прикладной программы

Рисунок 6 - Блок-схема алгоритма программы

Рисунок 7 - Блок-схема алгоритма программы

2.2 Составление таблицы символов

Для удобной работы тэги были разделены на несколько таблиц символов. На рисунке 7 изображен список этих таблиц. BIN_IN содержит 42 тэга которые используются для обработки дискретных входных сигналов. ANA_IN содержит тэги аналоговых входных сигналов. BIN_OUT содержит тэги дискретных сигналов. В Useful_tags находятся прочие тэги которые являются неотъемлемой частью алгоритма программы.

На рисунке 8, 9, 10, 11, 12 изображены непосредственно тэги применяемые на уровне программирования алогоритма автоматизаций.

Рисунок 8 - Группы тэгов

Рисунок 9 - Тэги BIN_IN

Рисунок 10 - Тэги BIN_IN

Рисунок 11 - Тэги ANA_IN

Рисунок 12 - Тэги BIN_OUT

Рисунок 13 - Тэги useful_tags

2.3 Составление программы на языке Step7 (STL)

Алгоритм работы программы в TIA Portal для автоматизаций отопления, кондиционирования, освещения и вентиляций приведен на языке STL:

Рисунок 14 - Функциянальные блоки программы

Рисунок 15 - Кнопка остановки системы

Рисунок 16 - Старт системы и выбор автоматического режима

Рисунок 17 - Масштабирование аналогового сигнала датчика температуры

Рисунок 18 - Масштабирование аналогового сигнала датчика освещенности

Рисунок 19 - Масштабирование аналогового сигнала датчика углекислого газа

Рисунок 20 - Выбор режима работы отоплени

Рисунок 21 - Включение нагревания воды (температура ниже 18)

Рисунок 22 - Выключение нагревания воды (температура больше 18)

Рисунок 23 - Включение кондиционера (температура больше 25)

Рисунок 24 - Выключение кондиционера (температура ниже 23)

Рисунок 25 - После обработки блока отопления, следующем вызывается блок автоматизация освещения

Рисунок 26 - Включение основного освещения (освещение ниже 500 лк)

Рисунок 27 - Включение вспомогательного освещения (освещение в диапазоне от 500 до 900 лк)

Рисунок 28 - Выключение всего освещения (освещение в диапазоне от 900 до 1200 лк)

Рисунок 29 - После обработки функций освещения следующем вызывается функция вентиляции

Рисунок 30 - Включение таймера ожидания проверки

Рисунок 31 - Включение вытяжения на 15 сек.(концентрация газа в диапазоне от 400 до 600 ppm)

Рисунок 32 - Включение вытяжения на 20 сек.(концентрация газа в диапазоне от 600 до 1000 ppm)

Рисунок 33 - Включение вытяжения на 25 сек.(концентрация газа больше 1000 ppm)

Если в начале выбора режима отопления был выбран режим ZIMA, то вызывается функция ZIMA и обрабатывается так же как и функция LETO. Отличия только в диапазонах температуры.

Рисунок 34 - Вызов функций ZIMA

Ручное управление выполняется в одной функций MANUAL. Вызывается в организоционном блоке если была нажата кнопка ручного управления. Ниже представленных рисунках изображены включения выходных элементов. Алгоритм выключения выполняется при таком же порядке, но результат RLO инвертируется.

Рисунок 35 - Вызов функций MANUAL

Рисунок 36 - Включение котела отопления

Рисунок 37 - Выключение котела отопления

Рисунок 38 - Включение обогревания

Рисунок 39 - Включение кондиционера

Рисунок 40 - Включение основного освещения

Рисунок 41 - Включение основного освещения

Рисунок 42 - Включение вытяжения

3. Создание диспетчерского пункта и реализация полной SCADA системы

3.1 Составление перечня тегов (HMI Tags) связи программы контроллера с объектами диспетчерского пункта

программный контроллер логический аналоговый

В разделе HMI Tags (рисунок 43) был создан список тегов для визуализации и управления технологическим объектом.

Рисунок 43 - Данные HMI Tags

3.2 Составление окон диспетчерского пункта (Screens) для HMI панели.

Окна диспетчерского пункта для HMI состоит из семи окон (рисунок 44). Root Screen (рисунок 45) - это окно которое открывается при включений HMI. В этом окне находятся три кнопки являющиеся ссылками на окна AUTOMATION, MANUAL, TRENDS.

Окно AUTOMATION (рисунок 46) состоит из панели управления в режиме автоматического управления. MANUAL (рисунок 47) - окно содержащее панель управления в режиме ручного управления.

TRENDS (рисунок 48) содержит графическое представление значений аналоговых входных сигналов.

Рисунок 44 - Окна диспетчерского пункта

Рисунок 45 - Окна диспетчерского пункта

Рисунок 46 - Окно автоматического управления

Рисунок 47 - Окно в режиме ручного управления

Рисунок 48 - Окно TRENDS

Рисунок 49 - Trend датчика температуры TT

Рисунок 50 - Trend датчика освещения DL

Рисунок 51 - Trend датчика углекислого газа DCO2

Заключение

Во время выполнения курсовой работы закрепил знания по курсу «Средства автоматизации технологического процесса ТЭК», развил навыки проектирования автоматизированных систем управления технологическими объектами, освоил основные свойства микропроцессорных систем, изучил структурное и програмное построение микропроцессорных систем и промышленных контроллеров, закрепил навыки программирования промышленных контроллеров.

В ходе выполнения данной работы произвел выбор конфигурации оборудования с учетом особенностей технологического объекта. Составил блок-схему алгоритма функционирования автоматизированной системы управлением микроклимата и написал програмное обеспечение нижнего уровня на языке STL. Реализовал полную SCADA систему для выбранного технлогического объекта.

Литература

1. А.А. Копесбаева, Е.С Ким. Средства автоматизации технологического процесса ТЭК. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 5B071600 - Приборостроение.- Алматы: АУЭС, 2016, - 23с.

2. Siemens AG. S7 300 Modul Data. Руководство.

3. Siemens AG. HMI Comfort Panel. Data sheet. Руководство.

4. Siemens AG. Датчик температуры комнатный. Руководство к экпслуатации. Landis & Staefa Division, 1996.

5. Датчики освещенности LP01 / LP02. Техническое описание.

6. Жаров С.А. Основы сетевой безопасности: Криптографические алгоритмы и протоколы. - ВРс.: Винтерфэл, 2012.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Разработка и обоснование функциональной схемы системы автоматического управления технологическим процессом. Расчет мощности электродвигателей. Выбор и компоновка шкафа электроавтоматики. Моделирование программного обеспечения в Logo Soft Comfort v6.0.

курсовая работа , добавлен 02.04.2013


Разработка алгоритма автоматизации технологического участка производственного предприятия машиностроительного профиля. Составление программы для реализации релейно-контактной схемы управления объектом на основе программируемого логического контроллера.

контрольная работа , добавлен 30.04.2012


Техническое обеспечение, расчет информационно-измерительного канала системы автоматического управления. Методическое обеспечение: описание модели АЦП, спектральный анализ на основе преобразования Фурье. Разработка прикладного программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 21.05.2010


Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессами очистки, компримирования и осушки нефтяного газа на базе программируемого логического контроллера SLC-500 фирмы Allen Bradley. Расчёт системы автоматического регулирования.

дипломная работа , добавлен 06.05.2015


Разработка алгоритмов и блок-схем, описывающих процесс визуализации и модификации поведения нестандартных управляющих элементов. Описание принципов композиции и организации элементов управления, а также описание выбранного стиля и цветовой гаммы.

курсовая работа , добавлен 22.05.2012


Особенности работы с последовательным портом в среде Visual Studio. Тестирование работы протокола Modbus RTU в режиме Slave. Описание и технические характеристики программируемого логического контроллера Овен 100. Построение диаграммы передачи фреймов.

отчет по практике , добавлен 19.07.2015


Основные методы и уровни дистанционного управления манипуляционными роботами. Разработка программного обеспечения системы терминального управления техническим объектом. Численное моделирование и анализ исполнительной системы робота манипулятора.

дипломная работа , добавлен 09.06.2009


Функционально-модульная структура программного обеспечения контроллера домофона. Электронная схема электронного замка, модуля микрофона и динамика. Выбор комбинированного источника питания. Разработка программного модуля. Программа управления домофоном.

курсовая работа , добавлен 29.03.2017


Идентификация объекта управления на основе экспериментальных данных. Синтез информационно-управляющей системы и анализ ее характеристик: аналогового регулятора Смита и его цифровое перепроектирование, адаптация. Выбор микропроцессорного контроллера.

курсовая работа , добавлен 16.10.2013


Структура микропроцессорной системы, алгоритм ее управления и передачи сигналов. Карта распределения адресов. Разработка электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. Расчет потребляемого тока, блока питания, программного обеспечения.

И энергосбережение, а так же про экологическое строительство, целью которого является увеличение экономии, долговечности, комфорта, качества и конечно же сокращение влияния здания на окружающую среду, все это достигается с помощью различных систем управления, одна из которых — это система управления освещением.

Экономический эффект от применения системы управления

Управляя освещением в автоматическом или полуавтоматическом режиме, в зависимости от присутствия, освещенности и времени, мы можем значительно ограничить потребление электроэнергии. Например, регулируя светильники, поддерживать постоянную освещенность над рабочим местом или выключать освещение, когда освещенности в помещении стало достаточно. Это значит, что при том же уровне комфорта, мы тратим гораздо меньше электроэнергии. Не зря системы управления освещением обязательно присутствуют в так называемых “умных домах”, но как правило их функционал (групповое управление, включение в разное время суток, и т.д) заключается в удобстве использования, интеграции освещения в общую систему автоматизации (для различных сценариев) и не нацелен на экономию.

Где используются системы управления освещением

Как сказано выше, системы управления освещением или значительно экономят электроэнергию или же используются для комфорта в умных домах. Для значительной экономии электроэнергии, профессиональные системы управления освещением применяют на самых разных объектах:

• офисные и административные здания;
• гостиницы;
• парковки и охраняемые территории;
• многоквартирные жилые дома;
• промышленные предприятия;
• торговые комплексы;
• учебные учреждения;

Очень важно грамотно спроектировать систему управления освещением еще на этапе планирования здания, но возможно её применение и в эксплуатирующемся здании. Применить в проекте подходящее и надежное , продумать управление группами освещения, спланировать алгоритм работы системы, все это необходимо для стабильной работы системы. Естественно, что для каждого типа объекта система управления будет индивидуальна, но и типовые решения для помещений также имеются.

Задачи, которые решает система управления освещением

1. Экономия электроэнергии. Мы уже не раз писали, что позволяет в разы экономить потребляемую электроэнергию освещения, в зависимости от того, где применяется система. Энергоэффективность в каждом случае .
2. Поддержание постоянного уровня освещенности при наличии присутствия в помещениях.
3. Группы освещения в помещениях и на прилегающей территории объединены в единую систему. В случае использования масштабируемых решений это обеспечит взаимодействие и контроль всех процессов системы управления.
4. Автоматическое или полуавтоматическое управление освещением, интеграция с общей системой автоматизации и диспетчеризации здания.
5. Автоматическое управление по заранее запрограммированным параметрам.
6. Система позволяет контролировать присутствие, измерять текущую освещенность, управлять временем, и многое другое.

Существуют локальные системы управления, с применением только датчиков движения, присутствия и освещенности. Датчики в свою очередь уже имеют все необходимые устройства в одном корпусе для автоматического управления освещением по вышеуказанным факторам.
В этих решениях датчики могут управлять не только освещением, но и другими нагрузками, такими как кондиционеры, вентиляторы, и другими. Их включение и выключение не должны зависеть от текущей освещенности. Например, когда человек заходит в кабинет, освещенности достаточно и свет не включается, но кондиционер должен включиться. Локальные системы, не могут в полном объеме интегрироваться в общую систему диспетчеризации здания, поэтому существуют шинные системы управления освещением которые работают на разных протоколах, и с помощью специальных шлюзов свободно интегрируются в различные системы верхнего уровня.

Оборудование для шинных систем управления освещением

Для каждой задачи набор устройств будет отличаться. Попробуем перечислить самые необходимые:

1. Блоки логики, контроллеры, шлюзы, актуаторы – управляющие устройства
2. Датчики присутствия, движения, освещенности – регистраторы событий
3. Различные выключатели – ручное управление
4. Светильники или иные нагрузки – управляемые устройства
5. Пульты, смартфоны, планшеты, панели управления – дистанционное управление

Принципы работы различных систем управления

Принципы работы локальной системы управления освещением

Например, возьмем управление освещением в кабинетах или офисах, в них применяются разные технологии в зависимости от потребностей заказчика. Возможно реализовать два типа управления:

• обычное включение/выключение по текущей освещенности и присутствию сотрудника
• диммирование светильников с поддержанием постоянной освещенности на рабочих местах, а также ориентирующим освещением без присутствия.

В эти решения возможно интегрировать простой кнопочный выключатель для ручного управления освещением.

Принцип работы системы управления с простым включением/выключением

Датчики присутствия работают по следующему сценарию: когда сотрудник с утра приходит на свое рабочее место или заходит в кабинет, датчик его фиксирует и измеряет освещенность (далее датчик измеряет освещенность при регистрации каждого движения). Как правило утром в зимний период естественного света недостаточно и датчик включает искусственное освещение. В течение дня увеличивается количество естественного света, например до 500 Lux, датчик отключает светильники. В вечернее время естественного освещения не достаточно, и датчик снова включает освещение. Когда заканчивается рабочий день или когда сотрудник выходит из кабинета датчик перестает его фиксировать и после временной задержки выключает искусственное освещение. Летом, при достаточном количестве естественного света, искусственный свет может не включаться в течении рабочего дня, тем самым значительно экономить электроэнергию.

Принцип работы системы управления с диммированием по DALI (broadcast)

Датчики присутствия работают по следующему сценарию: когда сотрудник с утра приходит на свое рабочее место или заходит в кабинет, датчик его регистрирует и измеряет освещенность. В случае отсутствия естественного света, например с утра в зимний период, светильники разгораются на 100%. В течение дня увеличивается количество естественного света в помещении, датчик измеряет текущую освещенность и регулирует светильники таким образом, чтобы в сумме естественного и искусственного освещения постоянно было 500Lux. При достижении естественным светом порога свыше 500Lux датчик отключает светильники на то время, пока суммарное освещение не опустится ниже заданного порога. С помощью данного решения можно построить полноценную локальную систему управления освещением по присутствию и параметрам освещенности, без дополнительных устройств, т.к. датчик – это блок питания для светильников DALI и контроллер. Достаточно одного датчика, чтобы управлять светильниками DALI по заданной освещенности и присутствию сотрудников.

Принципы работы шинной системы управления освещением

С помощью шинных систем, можно значительно расширить возможности работы системы управления освещения и диспетчеризировать все процессы в единую систему автоматизации здания (BMS). С помощью устройств шинной системы управления освещением можно написать любой логический сценарий:

• создать календарь событий (когда человек пришел, ушел, какая освещенность была, стала и т.д)
• вывести статусы и срок эксплуатации светильников (актуально для эксплуатирующих компаний)
• сделать дистанционное управление на планшетах, смартфонах
• вывести контроль и управление далеко за пределы здания
• и многое другое.

С развитием технологий появилось много различных протоколов управления освещением. Начиналось все с простейших аналоговых систем 0-10V, которые имеют множество ограничений, но и сейчас применяются в различных решениях. На смену аналоговым системам со временем пришли цифровые технологии.

Наиболее популярные протоколы управления освещением сейчас:

• DIM(0-10V)
• Слаботочные и IP системы

Подробнее о каждом из них мы напишем в одном из следующих обзоров. на нашу рассылку и узнавайте первыми о новых статьях.

Автоматизированные системы управления освещением отличаются многообразием и обеспечивают комфорт использования, а также экономию энергоресурсов. Современные модели способны регулировать освещение на расстоянии, посылая команды через пульт управления, голосом, посредством сети интернет.

Как работают системы автоматического управления освещением

В роли мозгового центра в любой автоматизированной системе управления выступает контроллер. Его задача – прием команд от пользователя и передача их на электроприбор, выполняющий предусмотренное действие.

На контроллер команды поступают от механического действия пользователей (нажатия на соответствующие кнопки на устройстве), а также через сигналы удаленного управления внутренним освещением. За счет комбинирования вариантов команды могут передаваться одновременно несколькими способами.

После обработки поступивших команд контроллер передает их непосредственно на оборудование с помощью сигнала радиосвязи либо по проводной системе. Поступившая команда распознается устройством и в зависимости от поставленной задачи выполняется включение/выключение света, регулировка яркости освещения.

Автоматизированная система управления освещением помимо передачи команд поддерживает также возможность задания алгоритмов, выполняемых при конкретных условиях. Это может быть включение света в 20.00 при условии, что освещенность снижается до 2лк. Варианты сценариев каждый пользователь подбирает самостоятельно в соответствии с потребностями.

Состав системы автоматического управления освещением от Nero Electronics

Компания Nero Electronics предлагает комплексные решения по автоматизированному управлению освещением. В состав такой системы входят исполнительные устройства и пульты управления.

В роли приемников, передающих команды пользователя на светильники, выступают:

– Радиодиммеры и радиореле линейки Intro II – устройства, работающие со всеми видами ламп (зависит от конкретной модели). К данной группе относится оборудование:

• 8521 UPM
• 8521-50
• 8522 UPM

• 8421 DIN (монтаж на DIN-рейку);
• 8421 UPM (монтаж выполняется в чашку);
• 8421-50 , 8425-50 (наличие фронтальной панели);
• 8422 DIN (монтаж на DIN-рейку);
• 8422 UPM (монтаж выполняется в чашку).

Система дистанционного управления передает команды пользователя посредством пультов линеек Nero II и Intro II .

Создание оптимальной системы автоматического освещения в доме (квартире) требует четкого обозначения предъявляемых к ней требований. По каждой комнате определяется перечень приборов и функции, которые они должны выполнять. Например, расположить в коридоре диммер, включающий освещение при срабатывании датчика, отвечающего за движение. Составив список требований, можно переходить к практической реализации и установке системы управления освещением.

Особенности системы автоматического управления освещением

Автоматическое управление освещением (дом/квартира) реализуется несколькими различающимися способами. Первый из них предполагает размещение в каждой комнате пульта, оснащенного рядом клавиш. Это позволит осуществлять управление домашним освещением без необходимости вставать с дивана. Второй – полностью автоматизированное управление с установкой специальных датчиков. При таком варианте свет включается одновременно со срабатыванием датчика, фиксирующего движение, и выключается после покидания человеком помещения. Автоматическое удаленное управление особо удобно при наличии в доме большого количества доме комнат либо присутствии маленьких детей, за которыми нужно постоянно выключать свет. Установка автоматического удаленного управления не исключает наличие стандартных выключателей с помощью которых можно погасить свет, находясь в комнате.

Среди основных возможностей автоматической системы управления освещением – регулировка светового потока путем изменения показателя яркости. Для выполнения таких действий используется пульт либо выключатель, установленный в комнате. Регулировать яркость также можно посредством записи сценария в программу управления по таймеру.

Система автоматического управления освещением позволяет устанавливать время включения/отключения света, при этом настройки могут меняться также автоматически. Для вечернего и ночного времени можно задать настройки включения света с половинной мощностью, обеспечивающего достаточную освещенность для перемещения по комнате. Полная автоматизация позволяет выполнять управление наружным освещением, это особенно актуально для владельцев частных домов: свет на участке включится без участия человека.

Отдельная функция системы автоматизации – контроль за освещением в зависимости от времени суток. При недостаточной освещенности комнаты даже в дневное время система сработает автоматически и включит лампы. Подобная функция востребована в домах, где есть оранжерея либо зимний сад. Владельцам больше не придется заботиться о достаточной освещенности своих зеленых питомцев, а также волноваться о подсветке растений во время отъезда.

Система автоматизированного освещения востребована потребителями, склонными к разъездному образу жизни. Достаточно установить несколько параметров, и интеллектуальная система создаст эффект присутствия хозяина в помещении. Включение/отключение освещенности в разных комнатах будет проходить автоматически. Имитация присутствия нередко позволяет избежать проникновения посторонних на территорию дома, когда его владельцы будут находиться в отъезде.

Управление автоматическим освещением обеспечивает удобство и эффективность в жилых помещениях любого типа вне зависимости от их размера или местоположения. «Умные» системы освещения способны значительно упростить нашу жизнь, экономя электроэнергию и расширяя функциональные возможности привычных светильников.

Расход электроэнергии на цели освещения может быть заметно снижен достижением оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени.

Добиться наиболее полного и точного учета наличия дневного света, равно как и учета присутствия людей в помещении, можно, применяя средства автоматического управления освещением (СУО) . Управление осветительной нагрузкой осуществляется при этом двумя основными способами: отключением всех или части светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным).

К системам дискретного управления освещением в первую очередь относятся различные фотореле (фотоавтоматы) и таймеры. Принцип действия первых основан на включении и отключении нагрузки по сигналам датчика наружной естественной освещенности .

Вторые осуществляют коммутацию осветительной нагрузки в зависимости от времени суток по предварительно заложенной программе.

К системам дискретного управления освещением относятся так­же автоматы, оснащенные датчиками присутствия . Они отключают светильники в помещении спустя заданный промежуток времени после того, как из него удаляется последний человек. Это наиболее экономичный вид систем дискретного управления, однако к побочным эффектам их использования относится возможное сокра­щение срока службы ламп за счет частых включений и выключений.

Системы плавного регулирования мощности освещения по своему устройству несколько сложнее. Принцип их действия поясняет рисунок.

В последнее время многими зарубежными фирмами освоено производство оборудования для автоматизации управления внутренним освещением. Современные системы управления освещением сочетают в себе значительные возможности с максимальным удобством для пользователей.

Автоматизированные системы управления освещением , предназначенные для использования в общественных зданиях, выполняют следующие типичные для этого вида изделий функции:

Точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне . Достигается это введением в систему управления освещением фотоэлемента, находящегося внутри помещения и контролирующего создаваемую осветительной установкой освещенность. Уже только одна эта функция позволяет экономить энергию за счет отсечки так называемого "излишка освещенности".

Учет естественной освещенности в помещениии . Несмотря на наличие в в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета.

Если поддерживать освещенность, создаваемую совместно осветительной установкой и естественным освещением, на заданном уровне, то можно еще сильнее снизить мощность осветительной установки в каждый момент времени.

В определенное время года и часы суток возможно даже использование одного естественного освещения. Эта функция может осуществляться тем же фотоэлементом, что и в предыдущем случае, при условии, что он отслеживает полную (естественную + искусственную) освещенность. При этом экономия энергии может составлять 20 - 40%.

Учет времени суток и дня недели. Дополнительная экономия энергии в освещении может быть достигнута отключением осветительной установки в определенные часы суток, а также в выходные и праздничные дни. Эта мера позволяет эффективно бороться с забывчивостью людей, не отключающих освещение на рабочих местах перед своим уходом. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени.

Учет присутствия людей в помещении. При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении. Эта функция позволяет расходовать энергию наиболее оптимально, однако ее применение оправдано далеко не во всех помещениях. В отдельных случаях она может даже сокращать срок службы осветительного оборудования и производить неприятное впечатление при работе.

Получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия экономия электроэнергии составляет 10 - 25 %.

Дистанционное беспроводное управление осветительной установкой . Хотя такая функция не является автоматизированной, она часто присутствует в автоматизированных системах управления освещением благодаря тому, что ее реализация на базе электроники системы управления освещением очень проста, а сама функция добавляет значительное удобство в управлении осветительной установкой.

Методами непосредственного управления осветительной установкой является дискретное включение/отключение всех или части светильников по командам управляющих сигналов, а также ступенчатое или плавное снижение мощности освещения в зависимости от этих же сигналов.

Ввиду того, что современные регулируемые электронные ПРА имеют ненулевой нижний порог регулирования, в современных автоматизированных системах управления освещением применяется комбинация плавного регулирования вплоть до нижнего порога с полным отключением ламп в светильниках при его достижении.

Системы автоматического управления освещением, условно можно разделить на два основных класса - так называемые локальные и централизованные .

Для локальных систем характерно управление только одной группой светильников, в то время как централизованные системы допускают подключение практически бесконечного числа раздельно управляемых групп светильников.

В свою очередь, по охватываемой сфере управления локальные системы могут быть подразделены на "системы управлении светильниками" и "системы управления освещением помещений" , а централизованные - на специализированные (только для управления освещением) и общего назначения (для управления всеми инженерными системами здания - отоплением, кондиционированием, пожарной и охранной сигнализацией и т.д.).

Локальные "системы управления светильниками" в большинстве случаев не требуют дополнительной проводки, а ино­гда даже сокращают необходимость в прокладке проводов. Конструктивна они выполняются в малогабаритных корпусах, закрепляемых непосредственно на светильнике или на колбе одной из ламп. Все датчики, как правило, составляют один электронный прибор, в свою очередь, встроенный в корпус самой системы.

Часто светильники, оборудованные датчиками, обмениваются между собой информацией по проходам электрической сети. За счет этого даже в случае, если в здании остался единственный человек, находящиеся на его пути светильники останутся включенными.

Централизованные системы управления освещением

Централизованные системы управления освещением, наиболее полно отвечающие названию "интеллектуальных", строятся на основе микропроцессоров, обеспечивающих возможность практически одновременного многовариантного управления значительным (до нескольких сотен) числом светильников. Такие системы могут применяться либо только для управления освещением, либо также и для взаимодействия с другими системами зданий (например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений).

Централизованные системы выдают также управляющие сигналы на светильники по сигналам ло­кальных датчиков. Однако преобразование сигналов происходит в едином (центральном) узле, что предоставляет дополнительные возможности вручную управлять освещением здания. Одновременно существенно упрощается ручное изменение алгоритма работы системы.

При системах централизованного дистанционного или автоматического управления освещением питание цепей управления разрешается от линии, питающей освещение.

Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения, управление рабочим освещением должно обеспечивать включение и отключение светильников группами или рядами по мере изменения естественной освещенности помещений.

Существующий ассортимент автоматизированных систем управления освещением (СУО) делится на три класса:

1) СУО светильника - простейшая малогабаритная система, конструктивно являющаяся частью светильника и управляющая только либо одной группой нескольких близлежащих светильников.

2) - самостоятельная система, управляющая одной или несколькими группами светильников в одном или нескольких помещениях.

3) СУО здания - централизованная компьютеризованная система управления, охватывающая освещение и другие системы целого здания или группы зданий.

Большинство компаний-производителей систем управления освещением (СУО) светильников изготовляют эти системы в виде отдельных блоков, которые могут быть встроены в светильники различных типов.

Безусловным преимуществом СУО светильников является простота их монтажа и эксплуатации, а также надежность. Особенно надежны СУО, не требующие электропитания, так как выходу из строя наиболее подвержены блоки питания СУО и энергопотребляющие микросхемы.

Однако если требуется управлять осветительными установками крупных помещений или, например, стоит задача индивидуального управления всеми светильниками в помещении, СУО светильников оказываются достаточно дорогим средством управления, так как требуют установки одной СУО на один светильник. В этом случае удобнее использовать , которые содержат меньше электронных компонентов, чем требуется в предыдущем случае, и поэтому более дешевы.

представляют собой блоки, размещаемые за подвесными потолками или конструктивно встраиваемые в электрические распределительные щиты. Системы этого типа, как правило, осуществляют одну функцию или фиксированный набор функций, выбор между которыми производится перестановкой переключателей на корпусе или выносном пульте управления системы.

Подобные СУО относительно просты в изготовлении и обычно построены на дискретных логических микросхемах. Датчики СУО помещений всегда являются выносными, они должны быть размещены в помещении с управляемыми осветительными установками и к ним необходима специальная проводка, что представляет собой определенное практическое неудобство.