Автоматизація водогрійного котла типу Vitomax 100-LW М148

Abstract

Загальний обсяг пояснювальної записки становить 123 сторінок. У роботі представлено 64 ілюстративних матеріалів, 16 таблиць, використано 40 джерел літератури та підготовлено 4 графічні плакати. У процесі виконання бакалаврської кваліфікаційної роботи було всебічно досліджено, обґрунтовано та реалізовано систему автоматизованого керування водогрійним котлом типу Vitomax 100-LW M148. Метою цієї бакалаврської роботи є розробка ефективної автоматизованої системи управління водогрійним котлом типу Vitomax 100-LW M148, яка забезпечить стабільну експлуатацію котла, мінімізує вплив людського фактору та дозволить оптимізувати споживання енергії. У першому розділі здійснено аналітичний огляд науково-технічних джерел з теми автоматизації водогрійних котлів. Встановлено конструктивні особливості та принцип дії обладнання, а також визначено параметри, які підлягають автоматизованому контролю й регулюванню. У другому розділі проаналізовано технологічні параметри об’єкта керування, їх взаємозв’язок та розподіл за функціональними ознаками. Сформовано функціональну модель системи керування та побудовано спрощену структурну схему автоматизації. У третьому розділі обґрунтовано вибір технічних засобів автоматизації, що відповідають функціональним вимогам системи. Визначено перелік необхідного обладнання, включаючи первинні вимірювальні перетворювачі, регулятори, виконавчі механізми, а також обрано мікропроцесорний контролер Unitronics Vision V570 як центральний елемент системи. У четвертому розділі розроблено детальну функціональну схему автоматизації процесу керування котлом, яка відображена на графічному плакаті No1. У п’ятому розділі розроблено алгоритми та програмне забезпечення для реалізації алгоритмів керування на базі контролера Vision V570. Зображення програми представлено на графічному плакаті No2.

У шостому розділі сформовано принципові електричну схему підключення автоматизованого обладнання, яка зображена на графічному плакаті No3. У сьомому розділі проведено математичне моделювання та аналіз роботи САР. Побудовано динамічну модель температурного процесу, визначено передавальну функцію об’єкта, розраховано параметри ПІД-регулятора, а також підтверджено відповідність моделі критеріям якості. Результати моделювання показали, що система забезпечує задану точність і динамічні властивості при різних збуреннях. Виконано графічні матеріали на плакаті No4 У восьмому розділі розглянуто питання охорони праці, пожежної безпеки, санітарних норм і штучного освітлення на об'єкті експлуатації. Розроблено комплекс заходів для забезпечення безпечних і комфортних умов праці персоналу. У дев’ятому розділі виконано техніко-економічне обґрунтування доцільності впровадження автоматизованої системи. Розраховано витрати на реалізацію, визначено економічний ефект і строк окупності. Встановлено, що впровадження системи дозволяє підвищити ефективність роботи котла, знизити експлуатаційні витрати та скоротити чисельність обслуговуючого персоналу.The total volume of the explanatory note is 123 pages. The work contains 64 illustrative materials, 16 tables, 40 sources of literature and 4 graphic posters. In the process of completing the bachelor's thesis, the automated control system for the Vitomax 100-LW M148 hot water boiler was comprehensively researched, substantiated and implemented. The aim of this bachelor's thesis is to develop an efficient automated control system for a hot water boiler of the Vitomax 100-LW M148 type, which will ensure stable operation of the boiler, minimise the influence of the human factor and optimise energy consumption. In the first section, an analytical review of scientific and technical sources on the automation of hot water boilers is carried out. The design features and principle of operation of the equipment are established, and the parameters subject to automated control and regulation are determined. The second section analyses the technological parameters of the control object, their interconnection and distribution by functional characteristics. The functional model of the control system is formed and a simplified structural diagram of automation is built. The third section substantiates the choice of technical means of automation that meet the functional requirements of the system. The list of necessary equipment, including primary measuring transducers, regulators, actuators, is determined, and the Unitronics Vision V570 microprocessor controller is selected as the central element of the system. In the fourth section, a detailed functional diagram of the automation of the boiler control process is developed, which is shown on the graphic poster No. 1. In the fifth section, we developed algorithms and software for implementing control algorithms based on the Vision V570 controller. The image of the programme is presented on the graphic poster No. 2. In the sixth section, the basic electrical circuit for connecting the automated equipment is formed, which is shown on the graphic poster No. 3.

In the seventh section, we carried out mathematical modelling and analysis of the ATS operation. A dynamic model of the temperature process was built, the transfer function of the object was determined, the parameters of the PID controller were calculated, and the model's compliance with the quality criteria was confirmed. The modelling results showed that the system provides the required accuracy and dynamic properties under various disturbances. Graphic materials on poster No. 4 Chapter 8 deals with the issues of labour protection, fire safety, sanitary standards and artificial lighting at the facility. A set of measures has been developed to ensure safe and comfortable working conditions for personnel. Section 9 presents a feasibility study of the feasibility of implementing an automated system. The implementation costs are calculated, the economic effect and payback period are determined. It is established that the introduction of the system allows to increase the efficiency of the boiler, reduce operating costs and reduce the number of maintenance personnel.