АННОТАЦИЯ

В курсовом проекте разработана система управления лафетом. Задача системы – управлять лафетным стволом на расстоянии с пульта.

СОДЕРЖАНИЕ

1) ВВЕДЕНИЕ 5

2) Обоснование и выбор структурной схемы 9

3) Описание функциональной схемы 11

3.1) Обоснование выбора двигателя 11-12

3.2) Выбор схемы управления усилителя 12-20

3.3) Выбор датчика 20-24

3.4) Корректирующий контур 24-26

3.5) Схема вычитания 27

3.6) Выбор преобразователя 27-29

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3503, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом наблюдается тенденция к увеличению убытков прямого и косвенного ущербов от пожаров. В результате на сегодняшний день вопросы обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий вызывают беспокойство специалистов и общественности. Только прямые потери от пожаров в 1998 г. составили 23,43 млрд. руб. при общем количестве пожаров свыше 265 тыс. На расширенном заседании коллегии Министерства внутренних дел Российской Федерации (15 января 1999 г.) было отмечено, что пожары — это такой же мощный фактор, негативно влияющий на состояние экономики страны, как и экономическая преступность. Причем урон от пожаров не только невосполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных ценностей.

В экономически развитых странах также остро стоит вопрос о потерях от пожаров, так, например, в странах Западной Европы теряется по причине пожаров свыше 2,5 % национального дохода. Пожары на предприятиях, обладающих повышенной энергоемкостью, энергонасыщенностью и концентрирующих материальные ценности и высокотоксичные продукты горения, приводят не только к материальным потерям, но и к значительному числу погибших и травмированных людей.

На пожарах только в 1998 г. погибло свыше 13 тыс. людей и столько же травмировано.

Анализ обстановки показывает, что сложившиеся система и средства противопожарной защиты различных объектов и промышленных предприятий на сегодняшний день не соответствуют современным требованиям.

Наибольшее распространение в практике автоматической противопожарной защиты объектов получили дренчерные и спринклерные системы, которые помимо достоинства — простоты в реализации, обладают рядом существенных недостатков, в частности: — использование мощной разветвленной сети трубопроводов, устанавливаемой на потолочных конструкциях; — неэффективное использование огнетушащего вещества при реализации жесткой схемы противопожарной защиты; — большая инерционность вскрытия тепловых замков; — низкая надежность вследствие отказов вскрытия оросителей в результате использования «грязной» воды, а также разрывов трубопроводов из-за интенсивного парообразования в результате их нагрева; — трудности в обслуживании, отсутствие контроля готовности системы к выполняемой задаче.

Назначение установки

Стационарная роботизированная установка пожаротушения «СТРАЖ» (в дальнейшем РУП) предназначена для формирования и направления сплошной струи воды или струи воздушно-механической пены к месту пожара в автоматическом режиме или по команде оператора с пульта управления в ручном дистанционном режиме. С помощью РУП можно осуществлять охлаждение технологического оборудования и строительных конструкций.

Исполнительное устройство – пожарный лафетный ствол (ПЛС) может монтироваться в соответствии с проектом защищаемого объекта в непосредственной близости от возможного очага горения. За счёт этого РУП позволяет:

• сократить время обнаружения пожара, боевого развёртывания и тушения пожара;

• повысить эффективность использования огнетушащего вещества за счёт подачи его непосредственно в зону горения;

• повысить безопасность и производительность труда пожарных.

Обнаружение возгорания может осуществляться стационарными пожарными извещателями: оптическими, тепловыми или дымовыми.

РУП предназначена для эксплуатации на открытом воздухе при рабочих температурах от плюс 40ºС до минус 40ºС кроме пульта управления, который эксплуатируется под навесом при тех же температурах.

Для функционирования РУП необходимо напряжение питающей сети 220 В, 50 Гц с колебаниями напряжения от плюс 10% до минус 15%.

РУП подключается к водо-пенной магистрали с условным проходом Ду65 и рабочим давлением от 0,8 до 1,0 МПа.

Максимальное удаление пульта управления от пожарного лафетного ствола ограничено условием прямой видимости ствола. При применении системы видеонаблюдения длина кабельной линии связи может составлять 1000 м. Длина кабеля в стандартной комплектации РУП составляет 100 м.

Дистанционно управляемый лафетный ствол MONSOON RC-RU.

Отличается от стационарной модели MONSOON, которая управляется вручную, наличием электродвигателя (питание 12 или 24 В). Также имеется встроенная панель управления с помощью которой можно поворачивать лафет на 225° влево или вправо от центральной позиции в горизонтальной плоскости (поворот на 360° градусов невозможен из-за наматывания кабеля), на 45° градусов ниже линии горизонта и 90° выше, а также регулировать струю от сплошной до распыленной.

Оба ствола могут комплектоваться пультами дистанционного управления:

Ручной пульт управления, позволяет управлять лафетом на расстоянии. В комплекте идет кабель длиной 9 метров или 30 метров. И держатель для пульта, который можно закрепить где-либо. Все команды с данного блока управления имеют более высокий приоритет над командами с блока управления, установленного на самом лафете.

Беспроводный пульт управления.

С данного пульта можно управлять лафетом, находясь на расстоянии 152 м от него. Питание осуществляется от NiCd аккумуляторных батарей, причем зарядное устройство одновременно выполняет роль держателя.

Для работы необходимо подключить приемное устройство к основному блоку управления. Для этого имеется 3 метровый кабель.

В рассматриваемом проекте предлагается создать систему управления лафетного ствола преимущественно устанавливаемого на автомобиль с применением двигателей постоянного тока, где скорость движения ствола, будет точной и неизменной независимо от значительных динамических воздействий.

Обоснование и выбор структурной схема САУ лафета.

Структурная схема предназначена:

1) для определения основных частей изделия, их функций и связей между частями системы.

2) на этапе проектирования – для выявления структуры будущего изделия при дальнейшей конструкторской проработки;

3) на этапе производства – для ознакомления с конструкцией изделия, разработки технологических процессов изготовления и контроля;

4) на этапе эксплуатации – для выявления неисправностей и технического обслуживания.

Структурная схема определяет основные функции и части изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурная схема должна отображать принцип работы изделия в самом общем виде. На схеме отображают функциональные части изделия, а также основные взаимосвязи между ними. Построение схемы должно давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей изделия. Направление хода процесса обозначается стрелками.

Для обеспечения непрерывного контроля и коррекции угла поворота ствола лафета выбираем систему автоматического управления следящего типа, работающую по замкнутому циклу (рис. 1).

Сигнал с датчика угла поворота задатчика является входным сигналом системы. В каждом канале используется корректирующее звено (КК), для уменьшения времени регулирования и улучшения показателей системы. Далее сигнал усиливается усилителем (У), т. к. его мощности не достаточно для управления двигателем. В обратной связи включены датчики угла поворота (ДУП), которые служат для контроля угла поворота ствола. Далее преобразователь сигнала для преобразования и усиления сигнала с датчика.

3 Описание функциональной схемы

3.1 Обоснование выбора двигателя

Электрические машины постоянного тока используются как в качестве генераторов, так и в качестве двигателей. Наибольшее применение имеют двигатели постоянного тока, области применения и диапазон мощности которых достаточно широки: от долей ватт (для приводов устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода прокатанных станов, шахтовых подъемников и других механизмов). Двигатели постоянного тока широко используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей. Основные преимущества двигателей постоянного тока по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока хорошие пусковые и регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения около 2800 об/мин и более, а недостатки относительная высокая стоимость, некоторая сложность в изготовлении и пониженная надежность. Все эти недостатки машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточно-коллекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и пожароопасности. Эти недостатки ограничивают применение машин постоянного тока.

С целью улучшения свойств двигателей постоянного тока были созданы двигатели с бесконтактным коммутатором, называемые бесконтактными двигателями постоянного тока (БДПТ). Отличие БДПТ от коллекторных двигателей традиционной конструкции состоит в том, что у них щеточно-коллекторный узел заменен полупроводниковым коммутатором (инвертором), управляемый сигналами, поступающими с бесконтактного датчика положения ротора (ДПР).

Коэффициент полезного действия БДПТ по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока выше, что объясняется отсутствием щеточно-коллекторного узла, а значит электрических потерь в щеточном контакте и механических потерь в коллекторе.

К достоинствам БДПТ относятся также высокая надежность и долговечность, что объясняется отсутствием у них щеточно-коллекторного узла. Бесколлекторные двигатели могут работать в условиях широкого диапазона температур окружающей среды, в вакууме, в средах с большой влажностью и т.п., где применение коллекторных двигателей недопустимо из-за неработоспособности щеточно-коллекторного узла.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют «большой» недостаток: сложная схема управления.

В рамках данного курсового проекта воспользуемся редукторным двигателем постоянного тока мощностью 360 Вт.

Поставленным условиям удовлетворяет электродвигатель постоянного тока ДПР – 72 Н1/Н2-03

ДПР-72-Н1/Н2-03

Мощность – 360 Вт

Напряжение питания – 27 В

Номинальный ток – 13,3 А

Номинальная скорость – 4500 0б/ми

Недостатки: у редуктора имеется зона не чувствительности для исключения заклинивания, которая приводит к нестабильности системы по этому применять его не будем, а будем использовать электродвигатель постоянного тока ДПМ-20-Н1-08

Мощность – 270 Вт

Напряжение питания — 27В

Скорость холостого хода — 4000 Об/мин

Номинальный ток якорной обмотки двигателей (пусковой ток)-11 А

ДПМ-20-Н1-08

Для этой системы должен быть разработан специальный двигатель c номинальный током якорной обмотки двигателей 100А.

Напряжение питания – 24 В

Мощность – 2400 Вт или 2,4 кВт

3.2 Выбор схемы управления и усилителя

Для управления двигателями постоянного тока используются как линейные так и нелинейные усилители.

Линейный.

Если в качестве линейного усилителя используется только ОУ, то максимальное напряжение, прикладываемое к нагрузке, будет всегда меньше напряжения питания ОУ, и ток менее 1мА. Этот вариант не пригоден для практического применения. Необходимо применить усилитель тока, в качестве усилителя используется эмиттерный повторитель. Схема такого усилителя представлена на рисунке 1.

Схема с общим коллектором не инвертирует входной сигнал, имеет очень большое входное сопротивление, не обладая усилением по напряжению, эмиттерный повторитель обеспечивает значительное усиление по току, следствием этого является значительное усиление по мощности. Это является одним из основных достоинств этого каскада. Но для двигателей с токовым управлением такая схема неудобна, т.к. КПД её в данных условиях низок.

Рассчитаем мощность, рассеиваемую на транзисторе при изменении тока через обмотку якоря от минимального до максимального значения. Формулы расчёта имеют следующий вид:

Для расчёта возьмём реальные данные, из тех значений, которые предложены в ТЗ.

Rя = 24B/100A = 0,24 Oм

Iя = 20B/0,24 = 83,33 A

Uк-э = 24-0,24*83,33=4 B

Pтр = 83,33 *4 = 333,32 Вт

Iк=25A

Pтр=25*(24-25*0,24)=450 Вт

Iк=50A

Pтр=50*(24-50*0,24)=600 Вт

Iк=75A

Pтр=75*(24-75*0,24)=450 Вт

Iк=100A

Pтр=100*(24-100*0,24)=0 Вт

Iк Ртр

0 0

25 450

50 600

75 450

100 0

Мощность, рассеиваемая на транзисторе в значительной мере меняется в зависимости от тока коллектора. Так при 100 А рассеиваемая мощность практически равна нулю, а при токе 50 А рассеиваемая мощность составляет 600 Вт = 60л объема прибора, т.е. 2 транзистора по 300 Вт = 30л объема. Это влечёт необходимость использования мощных транзисторов и радиаторов. Соответственно это не выгодно и неудобно.

Импульсные усилители позволяют работать с импульсными сигналами. Эти усилители более медленные, однако, они обеспечивают высокий КПД. Эти усилители удобно применять в системах на микроконтроллерах и других цифровых системах. Маленькая рассеиваемая мощность элементов этих усилителей определяется малым падением напряжения на МОП транзисторах.

Импульсные усилители могут строиться на биполярных транзисторах, схема оконечного каскада усилителя на основе биполярных транзисторов для управления двигателем рисунок 2

У биполярных транзисторов Uкэ составляет примерно 1,5В.

Максимальная рассеиваемая мощность будет равна

Pтр = Iя*Uкэ = 83,33*1,5 = 124,995 Вт

Мощность, рассеваемая на транзисторе получилась значительно меньше, чем у линейного усилителя, но и эта схема не лишена недостатков. Поскольку биполярные транзисторы, выполняющие функции электронных ключей, открываясь и закрываясь, управляют направлением вращения ротора двигателя, следовательно, это должны быть очень мощные транзисторы.

Сегодня разработаны более совершенные, мощные и надежные транзисторы – КМОП-транзисторы. Их главным достоинством, применительно к рассматриваемой системе является очень низкая рассеиваемая мощность (порядка милливатт). Схема на основе КМОП-транзисторов представлена на рисунке 3.

Сопротивление канала КМОП-транзистора составляет единицы-десятки мОм. Возьмем МОП транзистора RSW200N05, имеющий сопротивление канала 3мОм. Поскольку ток в нагрузке протекает 83,33 A, напряжение на транзисторе падает:

Uтр=Iя*Rтр=83,33*0,003=0,249 В

А рассеиваемая мощность:

Pтр=Iя*Uтр=83,33*0,249=20,749 Вт

Произведя расчеты эмиттерного повторителя, импульсного усилителя на биполярных транзисторах и на КМОП-транзисторах приходим к выводу, что самая низкая рассеиваемая мощность на КМОП-транзисторах, их мы и будем использовать для нашей системы.

Способы модуляции импульсных усилителей.

Используется АИМ – амплитудно импульсная модуляция.

1) ВИМ – время импульсная модуляция

2) ЧИМ – частотная импульсная модуляция

3) ШИМ – широтно импульсная модуляция

4) ФИМ – фаза импульсная модуляция

5) ЧШИМ – частотно широтная импульсная модуляция

6) Релейная

1) Релейная импульсная модуляция.

Достоинства: простота

Недостатки: реле очень инерционное и обладает низким быстродействием, низкая надежность, залипание контактов, искрение при коммутации (возникают помехи)

2) ЧИМ – частотная импульсная модуляция

Достоинства: надежность включения оконечных каскадов.

Недостатки: на низких частотах система переходит в релейный режим работы.

3) ШИМ – широтно импульсная модуляция

1) τио ≤ Тшим

2) τио >> Тшим

3) τио > 10 Тшим

Период следования или частота постоянна и она выбрана пределами резонансной частоты системы.

Недостаток: Длительность импульсов стремится к нулю при этом оконечные каскады работают не стабильно.

4)ЧШИМ – частотно широтная импульсная модуляция

Способ модуляции в котором достоинства ЧИМ и ШИМ и отсутствуют недостатки.

Где GN – генератор пилообразного напряжения.

Драйвер (предварительный усилитель).

20В>Uлог»1″>4В

Uлог»0″<0,5В для n-МОП

Eпит<Uвкл.<20В

Uвыкл. от 24…23,5В Известны МОП транзисторы Uпит = 1,5 кВ

Недостатки: Iяк. обмотки не прямопрапорционален входному напряжению.

3.3 Выбор датчика.

Датчик – это устройство для работы в системах автоматического регулирования и управления технологическими процессами, реагирующее на изменение измеряемого параметра и преобразующее его в промежуточное значение сигнала.

Существует большое количество различных датчиков, основанных на различных эффектах ( резистивные, ёмкостные, индуктивные, индукционные, оптические, и т.д.). Всё зависит от вида измеряемого сигнала, условий применения и желания разработчика.

Резистивные датчики

Они являются основными и самыми распространёнными. Резистивные датчики делятся на группы, в зависимости от вида входного воздействия:

• фоторезисторы;

• терморезисторы;

• пьезорезисторы;

• магниторезисторы;

• контактные резисторы;

• тензорезисторы;

Терморезисторы – работа датчика основана на изменении удельного сопротивления под воздействием окружающей температуры. Выполнены на основе платины, золота, меди, никеля. Обладают высокой стабильностью параметров во времени. Очень широко применяются в холодильных установках, различного рода печах, автотранспорте. Т.е. там, где необходимо поддерживать постоянную температуру, либо изменение температуры воздействует на другие изменяемые параметры. Включается по мостовой схеме. Схема включения и УГО изображены на рисунке 4.

Потенциометрические – датчики пути работают по принципу линейно изменяющегося сопротивления (реостата), в котором ползунок перемещается по направляющей. Напряжение питания подается к датчику таким образом, что выходное напряжение на ползунке пропорционально его положению на направляющей. Направляющая датчика изготавливается из высококачественного пластика. Благодаря этому достигается высокая разрешающая способность прибора при значительной скорости перемещения (до 10 м/с). Разумеется, датчик не должен подвергаться сильным вибрационным нагрузкам, так как существует опасность потери контакта ползунка с направляющей, что приведет к прерыванию временного процесса измерения. По тем же причинам потенциометрический датчик пути нельзя применять для измерения осциллирующих движений, так как при перемещении ползунка с высокой частотой на одном маленьком участке направляющей приведет к быстрому ее износу или даже к повреждению. Тем не менее потенциометрические датчики используются чаще всего благодаря своим преимуществам. Прежде всего это абсолютный процесс, при котором измеряемые величины могут быть сразу измерены при включении напряжения питания. Также датчик прост в обращении и при относительно невысокой стоимости позволяет с высокой точностью измерять перемещения в диапазоне от 10мм до 2000мм. УГО и схема замещения изображены на рисунке 5:

Рисунок 5.

Достоинства: очень простая реализация.

Недостатки: Низкая надежность, требуется усилие для поворота, габариты.

Тензорезисторы – датчики давления. Минусом таких датчиков является то, что они изменяют свои параметры при изменении температуры окружающей среды.

Емкостные датчики

Основной вид датчиков, используемых в системах управления. Ёмкость рассчитывается по формуле:

Где E0- диэлектрические постоянные вакума, Е- диэлектрические постоянные изолятора, S-площадь обкладок, d- расстояние между обкладками. Плюсом таких датчиков является отсутствие контакта, следовательно они более надёжны, а минусом малая ёмкость и нелинейная зависимость выходных параметров.

Основное применение таких датчиков: измерение вибрации или расстояния до объекта; измерение конечного положения; измерение угла перемещения; измерение напряжения и фазы; измерение линейных ускорений и т.д.

В настоящие время в промышленности и на практике 75% датчиков реализованы на основе емкостных преобразований.

Индуктивные датчики

В основе их работы лежит индуктивность – накопление магнитной энергии. Индуктивность датчика можно рассчитать по формулам:

• без сердечника:

,

где l – длина катушки, N – количество витков, D – диаметр катушки.

• с сердечником:

Применение то же что и у индуктивных датчиков, только вместо движения пластин происходит перемещение сердечника относительно катушки. Плюсом таких датчиков является простота их конструкции, а минусом – нелинейная зависимость выходного сигнала

При использовании ферромагнетиков помещая, сердечник в катушку –индуктивность повышается, а при использовании диамагнетиков- индуктивность понижается.

Датчики угловой скорости.

Когда зубцы совпали с магнитом, магнитное поле увеличивается.

Достоинства: очень простые и надежные.

Датчики ХОША.

Используются вместо индукционных преобразователей

Sin cos вращающийся трансформатор (СКВТ).

С помощью sin cos трансформатора обеспечивается очень точные измерения перемещения ротора.

Оптические датчики.

Для измерения угловой скорости.

Недостатки: для того что бы определить вращение привода используется 2-й свето — диода и 2 фото – диода которые смещены друг относительно друга.

Датчик угла поворота служит для определения углов поворота, числа оборотов, скорости вращения и т.п. Предназначен для работы в жестких условиях эксплуатации (удары, вибрации, высокие и низкие температуры, влага) в таких отраслях, как станкостроение, автомобилестроение, машиностроение, строительство.

В данном курсовом проекте можно воспользоваться потенциометрическим, сельсины, СКВТ (синусно косинусный вращающийся трансформатор) датчиком.

Я воспользуюсь датчиком СКВТ так как он надежный, и точный.

Синусно – косинусные ВТ, у которых выходное напряжение одной обмотки пропорционально синусу угла поворота ротора, а другой обмотки – косинусу угла поворота ротора (СКВТ);

.

Синусно-косинусные трансформаторы и сельсины разрабатываются и применяются в авиационной автоматике в качестве датчиков и приемников систем дистанционной передачи угла и преобразователей «угол-код». Разработано более 100 наименований изделий с различным конструктивным исполнением: корпусных, бескорпусных, контактных, бесконтактных, одноотсчетных, двухотсчетных, двухполюсных, многополюсных, резервированных (дублированных и с тройным резервированием).

Условия эксплуатации Синусно-косинусных трансформаторов:

Диапазон напряжений питания, В………..4-36

Диапазон частот питания, Гц ………………400-12000

Угловая погрешность……………….от 10″ до 20′

Вибрация при 5-2000 Гц, g……………до 30

Удары, g ………….. до 100

Температура, ° С …………..от минус 60 до + 250

3.4 Корректирующий контур.

П – регулятор.

П – регулятор – это линейный усилитель фазовый сдвиг которого в частотном диапазоне входных воздействий пренебрежительно мал.

K=-R1/R2

Пи – регулятор.

Пи – регулятор позволяет улучшить точность за счет повышения коэффициента усиления.

Пид – регулятор.

Пид – регулятор можно построить на основе ПИ – регулятора если в него ввести дифференциальное звено.

Мы выбираем корректирующий контур с ПИД – регулятором.

3.5 Схема вычитания.

3.4 Выбор преобразователя

Так как в качестве датчика выбран синус-косинус-вращающийся трансформатор, то он будет выдавать переменный ток. Поэтому необходимо поставить преобразователь, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный. В качестве преобразователя я буду использовать выпрямитель.

Виды выпрямителей:

1) Быстродействующий однополупериодный выпрямитель

Прецизионный однополупериодный выпрямитель на операционном усилителе обеспечивает линейность выпрямления 1% в диапазоне частот от 0 до 100 кГц.

2) Двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим фильтром

3) Прецизионный двухполупериодный выпрямитель

Схема обеспечивает точное двухполупериодное выпрямление. Выходное сопротивление схемы низкое для обеих полярностей входного напряжения, и погрешности преобразования невелики при всех уровнях входного сигнала. Выход схемы не может быть сильно нагружен (за исключением небольшого тока, протекающего через резистор 10 кОм). Поэтому нагрузку следует подключать относительно общего провода или отрицательного полюса источника питания. При изменении полярности включения всех диодов изменится полярность выходного напряжения, поскольку при прямом смещении диодов входной сигнал усилителей должен инвертироваться, когда изменяется полярность входного сигнала.

Я выбираю для своей схемы двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим фильтром.

 

 

1. Техническое задание на разработку СУ

1.1 Общие требования

Полное наименование системы: “Система управления управления лафетом пожарной машины ”.

Система создается на основании статей и Internet сайтов, а т.ж. литературы указанной в перечне.

Результаты проделанной работы по созданию системы (её частей), оформляется в качестве курсовой работы по предмету ”Технология проектирования и производства автоматизированных систем управленияя ”.

1.2 Назначение и цели создания системы

Назначение системы. Разрабатываемая система управления управления лафетного ствола пожарной машины (именуемая в дальнейшем – система) относится к классу бортовых систем и предназначена для установки в пожарных автомобилях отечественного и зарубежного производства в качестве дополнительного оборудования.

Данную систему можно использовать для управления манипуляторами в робототехнике и в других областях, где требуется управлять положением различных объектов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Объекты управления: автомобильные зеркала заднего вида.

Цели создания системы. Целью курсового проекта по созданию системы является приобретение навыков разработки конструкторской документации на конкурентно способное изделие, реализация которого ориентирована на рынок.

Показатели объекта автоматизации (ствола), которые должны быть достигнуты в результате создания системы:

— угол поворота по оси тангажа — 90 0

— угол поворота по оси рыскания — 180 0

— точность отработки заданного угла поворота — 0,1 0

1.3 Характеристика объекта автоматизации.

Система должна обеспечивать управление углом поворота Лафетного ствола. Органы управления должны быть расположены не менее 100 метров от пожарной машины. Система должна иметь электропривод, обеспечивающий дистанционное управление положение лафетного ствола.

Дистанционное управления стволом в России используется в сельскохозяйственной противопожарной машине ЛТТ-150А-120 «Онежец-140», производства ОАО «Онежский тракторный завод» («ОТЗ», Республика Карелия). Эта система входит в состав машины, что является ее недостатком.

При разработке системы учесть, что в процессе управления лафетом конструкция испытывает сильное воздействие крутящих моментов вызванных давлением воды в стволе.

1.4 Требования к системе управления

Требования к системе в целом. Система управления должна обеспечивать управление лафетным стволом любого типа пожарной машины.

Требования к надёжности:

— наработка на отказ – 800 часов;

— гарантийный срок 1,5 года;

— долговечность (срок службы) — 10 лет;

— должна быть обеспечена ремонтопригодность, при этом среднее время восстановления не более 1 часа.

Требования к методам оценки и контроля показателей надёжности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами (курс – «Надёжность технических систем»).

Требования безопасности:

— требования к системе по электробезопасности не предъявляются;

— обеспечить пожаробезопасность.

Требования к эргономике и технической эстетике. Система должна удовлетворять современным требованиям технической эстетики и быть удобной в управлении.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению системы:

— эксплуатация системы должна осуществляться автономно;

— предусмотреть возможность проведения ежегодных регламентных работ при прохождении автомобилем периодического технического осмотра;

— ремонт системы в условиях специализированной мастерской ;

— хранение в соответствие с ГОСТ 15150-80.

Требования по сохранности информации при авариях: не предъявляются.

Требования к защите от влияния внешних воздействий:

— температура окружающей среды от минус 50 до + 70 С

— влажность 98 % при температуре + 35 С;

— давление 760 + 140 мм. рт. ст;

— вибрация от 1 до 150 Гц с ускорением до 6g (60 м/c²);

— удары до 50g при 2-6 мс.;

— пыль, капли дождя, брызги, пары бензина;

Система должна функционировать в условиях воздействия радиопомех, электрических, магнитных и электромагнитных полей создаваемых электрическим оборудованием автомобиля.

Требования к аппаратуре системы управления с точки зрения воздействия на смежные системы. Система не должна греть смежные системы, не создавать вибрационные и ударные перегрузки, не шуметь, не излучать и т.д.

Патентно-правовые требования. Патентная чистота системы и её частей должна быть обеспечена в отношении стран: Россия и США, т.к. разработки именно этих стран в большинстве случаев используются при изготовлении электропривода лафетного ствола.

Требования технологичности, стандартизации и унификации. Разработка КД системы должна проводиться в соответствие с требованиями нормативно-технических документов, устанавливающих степень использования стандартных, унифицированных методов реализации функций (задач) системы, поставляемых программных средств, типовых математических методов и моделей, типовых проектных решений и т.п. (курс – “Конструирование и технология производства аппаратуры СУ”).

Дополнительные требования:

— требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению,

— требования к конструкторской, эксплуатационной и ремонтной документации;

— комплектность ЗИП, специнструмент и приспособления;

— экономические показатели и др. (в соответствии с нормативно-техническими документами и в рамках данного курсового праекта не рассматриваются ).

Технические требования к параметрам и характеристикам системы управления:

Номинальный ток якорной обмотки двигателей 100 А

— угол поворота по оси тангажа — 45 0

— угол поворота по оси рыскания — 180 0

— точность отработки заданного угла поворота — 0,1 0

— параметры питающей сети — аккумуляторная батарея 24 В

— в случае выхода системы из строя питающая сеть не должна закорачиваться;

— габаритно-массовые характеристики должны быть минимальными.

Система управления должна иметь звуковую сигнализацию по достижению объектом управления конечных пределов регулирования ; а т.ж. в случае превышения допустимого значения потребляемого тока, что может быть следствием, например, механического заклинивания вала двигателя. Звуковая сигнализация должна оставаться включенной до тех пор пока водитель не отпустит одну из кнопок управления.

Требования к видам обеспечения. В пояснительной записке к курсовому проекту должны быть приведены:

— в рамках математического обеспечения системы формулы и алгоритмы законов управления системы;

— в рамках информационного обеспечения системы должны быть приведены параметры информационного обмена между компонентами системы;

— в рамках программного обеспечения система должна запоминать и воспроизводить исходное положение зеркал;

— в рамках технического обеспечения система должна строиться на отечественной элементной базе и только в технически обоснованном случае допускается применение зарубежной элементной базы;

1.5 Состав и содержание работ по созданию системы

В процессе выполнения курсовой работы (в течение 8-го семестра) должны быть разработаны: структурная, функциональная и электрическая схема системы;

1.6 Порядок контроля и приёмки системы

Защита курсовой работы проводится в конце 8 семестра.

Требования к документации. Материалы курсовой работы должны быть оформлены в соответствие с требованиями к курсовой работе по курсу «Проектирование аппаратуры СУ»

1.7 Источники разработки

Конспекты лекций по «Технология проектирования и производства автоматизированных систем управления», ТАУ и ЦСУ, метрологии, схемотехнике, микропроцессоры и программирование, надежности , передача данных, автоматизированное проектирование систем и средств управления, фонд библиотеки МФ ЮурГУ и информационных сайтов системы Internet.