Разработка автоматизированной системы дистанционного управления прогревом двигателя автомобиля с использованием парковочного места



3.5 Блок-схема работы системы

Главный участник процесса - пользователь. Пользователь подключает свое транспортное средство к РЩ и посылает SMS-команду на подогрев ДВС. Сигнал через GSM-модем поступает на ПК, где хранится вся база данных о пользователях, и далее передается на контроллер. Также с другой стороны, на контролер передаются данные об идентификационном номере пользователя и о температурном состоянии ДВС автомобиля. Контроллер сравнивает идентификационные номера пользователя и чипа и, если данные от пользователя и сигнал с ПК одинаковые, то происходит замыкание цепи, подача электричества в розетку и запуск ТЭНа на подогрев ДВС. В случае несовпадения данных на телефон пользователя приходит ответное SMS-сообщение об ошибке.

Рисунок 34 - Схема работы системы

3.6 Схема автоматизации

Схема автоматизации представляет собой полную принципиальную схему подключения всех устройств к контроллеру, представленную на Рисунке 35 (Приложение Г).



Рисунок 35 - Принципиальная схема автоматизации

3.7 Схема подключения термосопротивлений

Термометры сопротивления применяются для измерения температуры окружающей среды в месте установки датчика. Принцип действия таких датчиков основан на существовании у ряда металлов воспроизводимой и стабильной зависимости активного сопротивления от температуры. В качестве материала для изготовления ТС в промышленности чаще всего используется специально обработанная медная (для датчиков ТСМ), платиновая (для датчиков ТСП) или никелевая (для датчиков ТСН) проволока. Выходные параметры ТС определяются их номинальными статическими характеристиками, стандартизованными ГОСТ Р 8.625-2006. Основными параметрами НСХ являются: начальное сопротивление датчика R0, измеренное при температуре 0°С, и температурный коэффициент сопротивления - отношение разницы сопротивлений датчика, измеренных при температуре 100°С и 0°С, к его сопротивлению, измеренному при 0°С (R0), деленное на 100°С и округленное до пятого знака после запятой. В связи с тем, что НСХ термометров сопротивления - функции нелинейные (для ТСМ в области отрицательных температур, а для ТСП во всем диапазоне), в приборе предусмотрены средства для линеаризации показаний. Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика к прибору следует производить по трехпроводной схеме. При такой схеме к одному из выводов ТС подключаются одновременно два провода, соединяющих его с прибором, а к другому выводу - третий соединительный провод. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений необходимо, чтобы их сопротивления были равны друг другу (достаточно использовать одинаковые провода равной длины). Пример схемы подключения ТС к входу прибора представлен на рисунке.

Рисунок 36 - Схема подключения ТС к МВ110-8А



Заключение

В данном курсовом проекте была разработана техническая часть автоматизированной системы дистанционного управления подогрева ДВС автомобиля с использованием парковочного места. Она включает в себя описание классической системы подогрева двигателя, предложенную разработку с целью автоматизации и усовершенствования процесса, идеи для будущей разработки.

Также проведен анализ работы системы с точки зрения разработчика и пользователя, описан процесс работы системы и ее отдельных частей. Были выдвинуты необходимые характеристики оборудования для системы, и проведен сравнительный анализ оборудования и выбор наиболее подходящего.

Сравнение производилось по ключевым параметрам, которые влияют на корректную работу разрабатываемой системы, такие как диапазон рабочих температур, цены, токи потребления и т.д.

Также рассмотрены схемы подключения выбранного оборудования, соединение его между собой, объявление необходимых протоколов и интерфейсов связи. Итогом проделанной работы стала полная электрическая схема автоматизации, где показаны все функционирующие элементы разрабатываемой системы.



Библиографический список

1. Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания // URL: http://www.findpatent.ru/patent/221/2213252.html (Дата обращения 25.02.2015).

2. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие. Книга 1. - СПб. Издательство ДЕАН, 2006. - 552 с.

3. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие. Книга 1. - СПб. Издательство ДЕАН, 2009. - 944 с.

4. Подключению резервуарных подогревателей // URL: http://www.autonahodka.ru/dokumentatsiya/hotstart_sl.cl/ (Дата обращения 26.02.2015).

5. Степафин Е.П. Основы построения АСУ ТП: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.: ил.

6. Шишмарев В.Ю. Основы автоматического управления: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.Ю. Шишмарев. - М.: Издательский центр "Академия", 2008. - 352 с.

7. ГОСТ 34.601-90. "Автоматизированные системы. Стадии создания".

8. Багданов В.С. "Разработка систем автоматизации. Проектирования. Настройка. Внедрение" [Текст] / Багданов В. С. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005

9. АСУ и оптимизация режимов энергосистем: Учебное пособие для студентов вузов / Арзамасцев Д.А., Бартоломей П.И., Холян А.М.; Под ред. Д.А. Арзамасцева. - М.: Высшая школа, 1983.-208 с.

10. Ашихмин И.С. "Основы системного интегрирования" [Текст] / Ашихмин И.С., Имасюк А.А. - М.: "Вильямс", 2007.

11. Елисеев С.Ю. Концепция построения автоматизированной системой управления / С.Ю. Елисеев, Д.А. Соснов // Жел.-дор. транспорт. - 2004.

12. Подогрев двигателя в Финляндии // URL: http://yourfinland.ru/content/kak-vklyuchit-podogrev-dvigatelya-na-parokvoke-v-finlyandii (Дата обращения 2.03.2015).

13. Электронные ключи iButton // URL: http://www.erim.ru/elektronnye-klyuchi-ibutton.html (Дата обращения 14.03.2015).

14. Считыватели электронных ключей iButton // URL: http://www.erim.ru/schityvateli-dlya-ibutton.html (Дата обращения 14.03.2015).

15. Системы автоматизации -- Программируемые контроллеры. ОВЕН ПЛК (PLC) // URL: http://www.owen.ru/catalog/13568456 (Дата обращения 14.03.2015).

16. Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК304 // URL: http://www.owen.ru/catalog/programmiruemij_logicheskij_kontroller_oven_plk304/opisanie (Дата обращения 16.03.2015).

17. Измеритель-регулятор одноканальный ОВЕН ТРМ1 // URL: http://www.owen.ru/catalog/izmeritel_regulyator_odnokanal_nij_oven_trm1_termoregulyator/opisanie (Дата обращения 16.03.2015).

18. Модуль ввода аналоговых сигналов МВ110-8А // URL: http://www.owen.ru/catalog/99197162 (Дата обращения 24.03.2015).

19. Модуль дискретного вывода МУ110-16К // URL:

http://www.owen.ru/catalog/modul_diskretnogo_vivoda_oven_mu110_16k/opisanie (Дата обращения 2.04.15).

20. Автоматический преобразователь интерфейсов RS-232/RS-485 ОВЕН АС3-М // URL:

http://www.owen.ru/catalog/avtomaticheskij_preobrazovatel_interfejsov_rs_232_rs_485_owen_as3_m/opisanie (Дата обращения 2.04.2015).

21. GSM/GPRS модем ОВЕН ПМ01 // URL:

http://www.owen.ru/catalog/gsm_gprs_modem_owen_pm01/opisanie (Дата обращения 25.03.2015)



Приложения

Приложение А

Техническое задание

Техническое задание разработано с требованиями ГОСТ 34.602-89 "Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению"

1. СДУП ДВС - система дистанционного управления подогревом ДВС.

2. ДВС - двигатель внутреннего сгорания автомобиля, который непосредственно подогревается.

3. ТЭН - трубчатый электронагреватель. Представляет собой кипятильник, питаемый от сети 220В и подогреваемый жидкость. Устанавливается в разрез системы охлаждения.

4. ДП - диспетчерский пункт приема и обработки данных.

5. КП - контролируемое пространство (территория базы, здание, помещение в здании).

6. ПК - персональный компьютер, в котором хранится база данных пользователя.

7. АС - автоматизированная система.

8. РЩ - распределительный щит, представляющий собой шкаф с розеткой и считывателем.

9. ПЗУ - программно-запоминающее устройство.

10. ПЛК - программируемый логический контроллер.

11. ТРМ - измеритель-регулятор одноканальный (терморегулятор).

12. GSM-модем - устройство для удаленного обмена данными через беспроводные системы связи стандарта GSM с оборудованием, оснащенным последовательными интерфейсами связи RS232 или RS485.

1. Общие сведения

Полное наименование системы - Автоматизированная система дистанционного управления подогревом ДВС автомобиля с использованием парковочного места.

Настоящее техническое задание определяет требования к проведению работ, связанных с созданием системы дистанционного управления подогревом ДВС автомобиля с помощью парковочного места.

При создании системы руководствоваться следующими документами:

- СНиП 11-05-95 "Инструкция о порядке разработке, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений";

- ГОСТ 34 (ГОСТ 34.601-90) "Разработка автоматизированной системы управления (АСУ)";

- РД 78.36.003-2002 "Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств".

Порядок финансирования и сроки выполнения работы определяются договором, заключаемым сторонами.

2. Основание для разработки

2.1 Назначение системы

Система дистанционного управления подогревом ДВС автомобиля с использованием парковочного места предназначена для автоматизированного подогрева двигателя автомобиля с помощью ТЭНа и сети питания 220В, поддержания заданной температуры двигателя транспорта посредством отправки SMS-сообщения и идентификации пользователя через чип.

2.2 Цели создания системы

СДУП ДВС должна обеспечивать выполнение следующих функций:

- Собирать информацию с идентификаторов и датчиков температуры автомобилей и передавать ее в контроллер;

- Принимать и обрабатывать информацию в виде SMS-сообщений от пользователей и передавать ее в контроллер;

- Путем обработки информации в контроллере подавать электрическую энергию в РЩ;

- Подогревать ДВС посредством ТЭНа и сети питания 220В.

3. Характеристики объекта автоматизации

Создаваемый на объекте Заказчика Программно-технический комплекс СДУП ДВС должен включает в себя программную и техническую части.

Программная часть включает в себя следующие компоненты:

- комплект серверного и пользовательского программного обеспечения;

- дополнительные утилиты для настройки и конфигурирования оборудования;

- комплект средств разработки для обеспечения интеграции системы СДУП ДВС с другими системами Заказчика.

Техническая часть должна включать в себя:

- контроллер СДУП ДВС;

- периферийное оборудование: считыватели, идентификаторы, GSM-модем и др.

СДУП ДВС представляет собой распределённую структуру распределительных щитов и контроллера СДУП ДВС, устанавливаемых на объекте для выполнения требований настоящего Технического задания. Обработка информации осуществляется на центральном сервере с установленным серверным ПО. Взаимодействие серверов обработки данных с конечными устройствами должно осуществляется по каналам связи: RS-485.

4. Требования к системе

4.1 Требования к системе в целом

4.1.1 Общие требования к системе СДУП ДВС

СДУП ДВС должна обслуживать следующие компоненты:

- административные здания;

- жилые помещения.

Доступ к распределительным щитам должен быть открытым, но электричество в розетках должно отсутствовать с целью безопасности.

При превышении температурной нормы ключ цепи должен разомкнуться, чтобы электричество не поступало и ТЭН перестал работать. Информация об ошибке или о перегреве ДВС обязана поступить пользователю в виде SMS-сообщения.

4.1.2 Алгоритм работы системы включения и выключения ТЭНа

Контроль включения и выключения ТЭНа предполагает подачу электричества по сети через РЩ и переходник путем замыкания/размыкания цепи по команде контроллера.

4.1.3 Перспективы развития, модернизации системы

СДУП ДВС должно обеспечивать возможность дальнейшего расширения системы (количества парковок, пользователей в системе) без необходимости приобретения дополнительных лицензий на технические средства (контроллеры), программные (удаленные рабочие места) и др.

4.2 Требования к режиму работы системы:

- количество РЩ - 5 распределительных щитов на одну парковку, 1 из которых главный;

- количество пользователей - ориентировочно 2 человека на шкаф;

- режим работы - круглосуточно.

4.3 Требования к надежности

Система должна сохранять работоспособность и обеспечивать восстановление своих функций при возникновении следующих внештатных ситуаций:

а) при сбоях в работе аппаратной части, приводящих к перезагрузке ОС сервера СДУП ДВС. Восстановление полной работоспособности серверной части СДУП ДВС должно происходить автоматически после удачного перезапуска ОС;

б) при ошибках в работе СДУП ДВС. При установлении факта некорректной работы отдельных модулей либо всего ПО в целом должна быть предусмотрена возможность автоматического перезапуска отдельных процессов либо всего ПО в целом;

в) при ошибках, связанных с программным обеспечением сторонних производителей (ОС, драйверы устройств и др.), восстановление работоспособности возлагается на ОС.

Контроллер системы устанавливается внутри охраняемого (защищаемого) объекта и должен обеспечивать круглосуточный режим работы.

4.4 Требования к безопасности

Система электропитания контроллера СДУП ДВС должна обеспечивать защитное отключение при перегрузках и коротких замыканиях в цепях нагрузки, а также аварийное ручное отключение и автоматическое восстановление электропитания после устранения причины неисправности.

Конструкция контроллера СДУП ДВС должна обеспечивать его пожарную безопасность в аварийном режиме работы и при нарушении правил эксплуатации согласно ГОСТ 12.1.004-91.

4.5 Требования к защите информации от несанкционированного доступа

Программная часть СДУП ДВС должна обеспечивать защиту от несанкционированного доступа (НСД).

Компоненты подсистемы защиты от НСД должны обеспечивать:

- идентификацию пользователя;

- проверку идентификационного номера пользователя при работе с системой;

- доступ к системе в случае совпадений обработки информации.

4.6 Требования к контроллерам и СДУП ДВС

Контроллер СДУП ДВС должен быть универсальным и поддерживать свою точку доступа.

5. Состав и содержание работ по созданию системы

Проведение работ должно производиться с соблюдением действующих на территории РФ законов, норм и правил. Проводить монтаж оборудования в соответствии с требованиями завода изготовителя техническими требованиями.

Перечень стадий и этапов работ по созданию системы должен соответствовать ГОСТ 24.601-86.

6. Порядок контроля и приемки

Разработка технического решения создания СДУП ДВС должна осуществляться в соответствии с данным техническим заданием и исходными данными, предоставляемыми заказчиком. В случае необходимости представители исполнителя проводят обследование объекта с участием представителей заказчика. По окончании монтажа автоматизированной парковки, исполнитель обязан провести комплексное тестирование (испытание) системы с участием представителей заказчика и предоставить акты приёмки в эксплуатацию.

Исполнитель по окончании работ должен предоставить инструкции эксплуатирующего персонала по работе с каждой подсистемой.



Приложение Б

План парковки с распределительными щитами



Приложение В

Монтажная схема РЩ и переходника с чипом



Приложение Г

Схема автоматизации системы

Приложение Д

Спецификация к принципиальной схеме автоматизации системы

Обозначение	Наименование		Примечание
	Контроллер
ПЛК 304	Программируемый логический контроллер	1
	Идентификатор
iButton DS1990A	iButton DS1990A	1
	Считыватель
iButton	iButton	1
	Датчик температуры
ТС	ТС	1
	Модуль ввода/вывода
МВ110-8А	Модуль ввода/вывода аналоговых сигналов МВ110-8А	2
МУ110-16Р	Модуль дискретного вывода МУ110-16Р	1
	GSM модем
ПМ01	GSM/GPRS модем ОВЕН ПМ01	1
	Преобразователь интерфейса
AC3-M-220	AC3-M-220	1
	ТЭН
ТЭН	ТЭН	1
	Контактор
ПМ 12-040	ПМ 12-040	1
	Автоматический выключатель
ВА47-29	ВА47-29
					КП.104116.220301.65
Изм	Лист.	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Клейменова К.О			Схема автоматизации	Лит	Лист	Листов
Провер.	Усенко В.И.				У			У
Н.контр	Усенко В.И				АмГУ гр. 141 об
Утв.	Усенко В.И.

Размещено на Allbest.ru