Розроблення системи дистанційного керування асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором для вентиляційної установки промислового об’єкта

Abstract

У даній бакалаврській кваліфікаційній роботі розглянуто процес розроблення системи дистанційного керування асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором, що використовується у складі вентиляційної установки промислового об’єкта. Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення ефективності, гнучкості та безпеки керування вентиляційними системами у виробничих приміщеннях із забезпеченням віддаленого доступу та моніторингу [1]. У першому розділі виконано огляд літературних джерел та сучасних технічних рішень у сфері дистанційного керування асинхронними електродвигунами. Розглянуто типові апаратно-програмні архітектури, протоколи передавання даних (TCP/IP, MQTT), веб-сервіси та приклади реалізації на базі Arduino, ESP32, STM32 [1, 3]. У другому розділі проаналізовано вихідні дані та технічні характеристики двигуна, визначено основні вимоги до системи управління. Здійснено вибір компонентів: мікроконтролера, драйвера двигуна, засобів живлення, захисту та зв’язку. Обґрунтовано вибір топології керування, режимів роботи, інтерфейсу взаємодії користувача. У третьому розділі розроблено електричну принципову схему та структурну схему системи. Складено алгоритм функціонування програми, написано програмне забезпечення для мікроконтролера з реалізацією HTTP/веб-сервера. Налагоджено функції авторизації, управління запуском, аварійного вимкнення та зворотного зв’язку (відображення параметрів роботи) [4]. В процесі виконання роботи було теоретично розраховано параметри системи, розроблено електричні схеми, підібрано елементну базу та створено програму для мікроконтролера. Система передбачає можливість масштабування та інтеграції з іншими системами автоматизації на підприємстві. Особливу увагу у дослідженні приділено створенню веб-серверної частини, що забезпечує інтуїтивно зрозумілий інтерфейс для керування двигуном з будь-якого пристрою через локальну мережу або інтернет [4]. Така архітектура дозволяє забезпечити гнучкість у налаштуваннях, швидку адаптацію до змін технологічних умов та підвищену зручність експлуатації. Беручи до уваги те, що асинхронні електродвигуни є найпоширенішим типом машин у промисловості, запропонована портативна система дистанційного керування може мати широке практичне застосування в автоматизованих системах вентиляції, насосних станціях, компресорних установках тощо. Робота має високу прикладну цінність і є корисною для фахівців у галузі автоматизації, електроприводу та енергозбереження [2]. Об’єкт дослідження – система дистанційного керування асинхронним електродвигуном. Предмет дослідження – структурно-схемні рішення, апаратне та програмне забезпечення для керування двигуном через веб-інтерфейс.. Мета дослідження полягала у створенні системи електропривода з можливістю дистанційного керування на базі мікроконтролера, яка дозволяє запускати, зупиняти та змінювати режими роботи асинхронного двигуна в режимі реального часу через веб-інтерфейс [2].This bachelor's qualification work examines the development process of a remote control system for an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, used as part of an industrial facility's ventilation unit. The relevance of the topic is due to the growing need for increasing the efficiency, flexibility, and safety of ventilation system control in industrial premises, along with the provision of remote access and monitoring capabilities [1]. The first chapter presents a review of literature and modern technical solutions in the field of remote control for asynchronous electric motors. It discusses typical hardware-software architectures, data transmission protocols (TCP/IP, MQTT), web services, and implementation examples based on Arduino, ESP32, and STM32 platforms [1, 3]. The second chapter analyzes the initial data and technical characteristics of the motor and defines the main requirements for the control system. The selection of components is justified: the microcontroller, motor driver, power supply, protection devices, and communication modules. The choice of control topology, operating modes, and user interface was also substantiated. In the third chapter, the electrical schematic diagram and structural diagram of the system are developed. The algorithm for software operation is outlined, and the microcontroller program is written, featuring an integrated HTTP/web server. Authorization, start/stop control, emergency shutdown, and feedback functions (displaying motor operating parameters) have been implemented [4]. During the course of the work, the system parameters were theoretically calculated, the electrical schematics were developed, components were selected, and the microcontroller software was created. The system supports scalability and integration with other automation systems at an industrial site. Special attention was given to the development of the web server, which provides an intuitive user interface for motor control from any device over a local network or the internet [4]. Such architecture ensures flexible configuration, rapid adaptation to changing technological conditions, and improved usability. Considering that asynchronous motors are the most widely used type of electric machines in the industry, the proposed portable remote control system may have broad practical applications in automated ventilation systems, pumping stations, compressor units, and more. The work has significant practical value and is useful for professionals in the fields of automation, electric drive systems, and energy efficiency [2]. Object of the study – a remote control system for an asynchronous electric motor. Subject of the study – structural and schematic solutions, hardware, and software for motor control via a web interface. Research goal – to develop an electric drive system with remote control capability based on a microcontroller, enabling real-time start, stop, and operating mode changes of an asynchronous motor through a web interface [2].