CC BY
85
КОНТРОЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Боос Глеб Олегович
лаборант-исследователь, Южно-Уральский Государственный Университет,
РФ, г. Челябинск E-mail: glebboos@mail.ru Гордеев Алексей Сергеевич лаборант-исследователь, Южно-Уральский Государственный Университет,
РФ, г. Челябинск Просоедов Роман Александрович саборант-исследователь, Южно-Уральский Государственный Университет,
РФ, г. Челябинск Анохина Вероника Алексеевна студент, Московский Институт Стали и Сплавов, РФ, г. Москва
Сушенцев Дан Михайлович студент, Санкт-Петербургский Государственный Университет, РФ,
г. Санкт-Петербург
CONTROL OF THE LIQUID LEVEL IN THE TANK USING MODERN MICROCONTROLLERS IN AUTOMATIC CONTROLL SYSTEMS
Boos Gleb
assistant researcher, South Ural State University, Russia, Chelyabinsk
Gordeev Alexey
assistant researcher, South Ural State University, Russia, Chelyabinsk
Prosoedov Roman
assistant researcher, South Ural State University, Russia, Chelyabinsk
Anokhina Veronika
student, Moscow Institute of Steel and Alloys, Russia, Moscow
Sushencev Dan
student, Saint Petersburg State University, Russia, Saint Petersburg.
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлено моделирование системы автоматического управления и регулирования уровнем жидкости с использованием современного микроконтроллера.
ABSTRACT
This article presents the simulation of the automatic control and regulation system of liquid level using modern microcontroller.
Ключевые слова: Микроконтроллер; САУ.
created by free version of
DociFreezer
Keywords: SAC; microcontroller.
Микроконтроллер представляет собой электронную микросхему, которая предназначается для управления электронными устройствами на производстве и в научных исследованиях. Данный элемент стал неотъемлемой частью управления техническими средствами. В этой статье будет рассмотрена автоматизированная система управления жидкостью в резервуаре, в которой интегрирована система микроконтроллера SCHNEIDER ELECTRIC TSX PREMIUM. Система управления моделируется в визуализированной среде, специализированной для данного контроллера. Основная задача данной статьи заключается в том, чтобы на базе промышленного микроконтроллерного комплекса реализовать систему автоматизации управления виртуальным объектом.
Система имеет 4 входных сигнала в контроллер: датчик уровня, воды, температуры (аналоговый) и уровня хлора (аналоговый). Восемь выходов: на увеличение температуры, уровня хлора, открывание/закрывание четырёх заслонок, включения насоса и сигнала «Воды нет». Как минимум нужны два-три таймера. У компании Schneider Electric есть очень много интеллектуальных контроллеров, и из всего множества в лабораторной установке используем PREMIUM.
Его характеристики:
Недельный таймер: Да;
Питание: 24 В постоянного тока (19,2 В мин./ 30 В макс.);
Количество дискретных входов: 10;
Номинальный ток: 3 мА;
Номинальное напряжение: ~24 В;
Количество релейных выходов: 8;
Напряжение: 5.. .150 В постоянного тока/24...250 В переменного тока, переменный ток 15 0,9 А/230 В постоянный ток 13 0,6 А/24 В;
Количество аналоговых входов 0—10 В: 2.
w created by free version of
i) DociFreezer
Система автоматического регулирования бассейном предназначена для полного управления бассейном: при включении она заполняет бассейн водой до нужного уровня; измеряет температуру и при необходимости нагревает её; измеряет уровень хлора в воде, и при нехватке хлорирует её, если же воды в трубах нет, она выдаёт сообщение «Воды нет». Система регулирования бассейном изображена на рис. 1. Такая система может применяться как для небольших, так и больших бассейнов. Технологическая конструкция расположения труб, двигателя, датчиков, нагревательного элемента и дозатора нас не интересует, т. к. этим занимаются инженеры-архитекторы. Включение/выключение управляющей системы осуществляется кнопками на панели контроллера. При включении открываются заслонки 8 и 10 (рис. 2). После десяти секунд датчик воды 7 зафиксирует наличие или отсутствие воды, и, исходя из этого, включает двигатель насоса или выводит надпись: «Воды нет» и закрывает все заслонки.
Далее, по мере накачивания, вода проходит датчики температуры и содержания хлора. Датчик температуры настроен так, что при нормальной температуре воды в бассейне он выдает 5 В. Если температура, а, соответственно и напряжение меньше нормы, то включается нагревательный элемент. Он нагревает воду до того, пока датчик покажет значение 5 В и далее ещё нагревает одну контрольную минуту. Также работает и датчик уровня содержания хлора. Он настроен на 3,3 В. Если хлора меньше, включается дозатор хлора и далее работает ещё 5 секунд.
Рисунок 1. Система регулирования бассейном: 1 — датчик уровня; 2 — датчик температуры; 3 — датчик содержания хлора; 4 — нагревательный
элемент; 5 — дозатор хлора; 6 — насос; 7 — датчик воды; 8 — заслонка входа воды в бассейн; 9 — заслонка выхода воды из системы; 10 — заслонка входа воды в систему; 11 — заслонка выхода воды из бассейна
7 10
Рисунок 2. Увеличенное изображение системы регулирования заслонок в
момент открытия заслонок 8 и 10
По мере накачивания воды, она доходит до заданного уровня, регистрируемого датчиком уровня 1 (рис. 3). При этом закрывается заслонка 10 и, одновременно, открывается заслонка 11. Т. е. открыты две заслонки: 8 и 11, и вода в бассейне начинает циркулировать. Теплая вода, выходящая из трубы,
поднимается вверх, а холодная — вниз, и закачивается обратно в систему нагревания, дозирования.
1
3 2
7 10
Рисунок. 3. Изображение системы регулирования заслонок в момент
открытия заслонок 8 и 11
При выключении, кнопкой 23, закрывается заслонка 8 (рис. 4), и одновременно открывается заслонка 9. Вода начинает выходить из системы. При выкачивании датчик воды регистрирует наличие/отсутствие её. При полностью выкачанном бассейне все заслонки закрываются.
Рисунок 4. Увеличенное изображение системы регулирования заслонок в
момент открытия заслонок 9 и 11
Для управления виртуальным объектом между ПЭВМ и микроконтроллером постоянно идет обмен информацией. Периодически от ПЭВМ предается в микроконтроллер информация о состоянии объекта а микроконтроллер выдает на объект управляющие команды.
Ниже на рисунках представлена система моделирования данного процесса управления регулированием уровня воды в резервуаре с использованием контроллера SCHNEIDER ELECTRIC TSX PREMIUM.
Рисунок 5. Система автоматизации бассейна без подачи воды
^ created by free version of
i) DociFreezer
Рисунок 6. Система автоматизации бассейна с подачей воды с установленными параметрами
Рисунок 7. Система автоматизации бассейна со сливом воды с установленными параметрами
Для данного исследования были приняты некоторые параметры, на основе которых и строился весь лабораторный процесс. Заданная температура воды колебалась в пределах от 12,65 до 13,75 при установленном показателе в 13,12 градуса Цельсия. Заданное содержание хлора в жидкости было установлено в 6,41 процентах от общего объема и поддерживалось постоянно.
Список литературы:
1. Бессекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования/В.А. Бессекерский, Е.П. Попов,-3-е изд. М. Наука, 1975.
2. Павловская О.О. Теория автоматического управления: учебное пособие / О.О. Павловская, И.В. Чернецкая .изд. Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2010. — 93 с.
