DOKUMENTACIJA TEHNIČKOG REŠENJA. Upravljački sistem električnih toplovodnih kotlova

Σχετικά έγγραφα
NASTAVNO-NAUČNOM VEĆU ELEKTRONSKOG FAKULTETA U NIŠU PRIJAVA TEHNIČKOG REŠENJA

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

U N I V E R Z I T E T U N I Š U ELEKTRONSKI FAKULTET U NIŠU UREĐAJ ZA ZAŠTITU ASINHRONIH MOTORA. (Tehničko rešenje)

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 2 DIODA I TRANZISTOR

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

L E M I L I C E LEMILICA WELLER WHS40. LEMILICA WELLER SP25 220V 25W Karakteristike: 220V, 25W, VRH 4,5 mm Tip: LEMILICA WELLER. Tip: LEMILICA WELLER

Elementi spektralne teorije matrica

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

Kaskadna kompenzacija SAU

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Računarska grafika. Rasterizacija linije

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

numeričkih deskriptivnih mera.

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

U N I V E R Z I T E T U N I Š U ELEKTRONSKI FAKULTET U NIŠU TROFAZNI LINIJSKI KOREKTOR NAPONA. (Tehničko rešenje)

Obrada signala

U N I V E R Z I T E T U N I Š U ELEKTRONSKI FAKULTET U NIŠU TROFAZNI PRETVARAČ NAPONA. (Tehničko rešenje)

Teorijske osnove informatike 1

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

Algoritmi zadaci za kontrolni

LINEARNA ELEKTRONIKA VEŽBA BROJ 4 ANALIZA AKTIVNIH FILTARA SA JEDNIM OPERACIONIM POJAČAVAČEM

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

1 UPUTSTVO ZA IZRADU GRAFIČKOG RADA IZ MEHANIKE II

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Operacije s matricama

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

PRILOG. Tab. 1.a. Dozvoljena trajna opterećenja bakarnih pravougaonih profila u(a) za θ at =35 C i θ=30 C, (θ tdt =65 C)

18. listopada listopada / 13

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Mašinsko učenje. Regresija.

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Tranzistori s efektom polja. Postupak. Spoj zajedničkog uvoda. Shema pokusa

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Program testirati pomoću podataka iz sledeće tabele:

LABORATORIJSKI PRAKTIKUM- ELEKTRONSKE KOMPONENTE. Laboratorijske vežbe

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) II deo. Miloš Marjanović

IZVODI ZADACI (I deo)

Periodičke izmjenične veličine

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

Reverzibilni procesi

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Snimanje karakteristika dioda

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Konstruisati efikasan algoritam znači dati skup preciznih uputstava kako doći do rešenja zadatog problema Algoritmi se mogu opisivati:

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

Ovisnost ustaljenih stanja uzlaznog pretvarača 16V/0,16A o sklopnoj frekvenciji

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

Sistemi veštačke inteligencije primer 1

, Zagreb. Prvi kolokvij iz Analognih sklopova i Elektroničkih sklopova

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

Cenovnik spiro kanala i opreme - FON Inžinjering D.O.O.

Unipolarni tranzistori - MOSFET

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

Pravilo 1. Svaki tip entiteta ER modela postaje relaciona šema sa istim imenom.

5. Karakteristične funkcije

( , 2. kolokvij)

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

Sortiranje prebrajanjem (Counting sort) i Radix Sort

Transcript:

DOKUMENTACIJA TEHNIČKOG REŠENJA Upravljački sistem električnih toplovodnih kotlova Autori tehničkog rešenja Zoran Icić Stanko Stankov Dragan Antić Nikola Danković Dejan Mitić Naručilac tehničkog rešenja EKOPAN plus d.o.o. NIŠ, preduzeće za proizvodnju i ugradnju opreme za centralno grejanje Godina izrade tehničkog rešenja: 2014. Korisnik tehničkog rešenja EKOPAN plus d.o.o. NIŠ Oblast tehnike na koju se odnosi tehničko rešenje Automatika Elektronika 1

NASTAVNO-NAUČNOM VEĆU ELEKTRONSKOG FAKULTETA U NIŠU PRIJAVA TEHNIČKOG REŠENJA U skladu sa odredbama Pravilnika o postupku i načinu vrednovanja i kvantitavnom iskazivanju naučnoistraživačkih rezultata istraživača, koji je doneo Nacionalni savet za naučni i tehnološki razvoj Republike Srbije («Službeni glasnik RS», br. 38/2008,) dostavljam sledeće podatke: Obavezni podaci: Autori rešenja Zoran Icić, Stanko Stankov, Dragan Antić, Nikola Danković, Dejan Mitić Naziv tehničkog rešenja: Upravljački sistem električnih toplovodnih kotlova Kategorija tehničkog rešenja: M84 Bitno poboljšan postojeći proizvod Za koga je rešenje rađeno i u okviru kog projekta MNTR: Rešenje je urađeno za potrebe preduzeće za proizvodnju i ugradnju opreme za centralno grejanje EKOPAN plus d.o.o. NIŠ, u okviru projekata MNTR III44006 i TR35005 Ko rešenje koristi tj. ko je prihvatio primenjuje rešenje EKOPAN plus d.o.o. NIŠ, preduzeće za proizvodnju i ugradnju opreme za centralno grejanje Godina izrade rešenja 2014. Kako su rezultati verifikovani (od strane kog tela) Verifikacija je izvršena od strane TEHNIČKE SLUŽBE PREDUZEĆA EKOPAN plus d.o.o. NIŠ I NASTAVNO-NAUČNOG VEĆA ELEKTRONSKOG FAKULTETA U NIŠU Na koji način se koriste rezultati tehničkog rešenja Upravljački sistem, koje je rezultat tehničkog rešenja, ugrađuje se u električne toplovodne kotlove. U eksploataciji je dve godine. Oblast na koju se odnosi tehničko rešenje Automatika, elektronika Problem koji se tehničkim rešenjem rešava U osnovi tehničkog rešenja je upravljački sistem s mikrokontrolerom Atmel, koji služi za regulaciju rada električnih toplovodnih kotlova. Ovi kotlovi su namenjeni za grejanje stanova, poslovnih objekata i individualnih zgrada. Grejači se napajaju preko relea (kontaktora kod grejača većih snaga). Upravljačka jedinica uključuje postepeno grejne grupe, pri čemu se permanentno meri 2

temperatura prostorija i temperatura vode u kotlu. Pregled i zadavanje parametara vrši se preko tastera i displeja prostorijskog termometra. Sistem omogućava i daljinsko upravljanje korišćenjem SMS poruka putem mobilne telefonije. U slučaju prekoračenja graničnih vrednosti (minimalna ili maksimalna temperatura uključuje se alarm i generiše poruka koja upozorava korisnika). Stanje rešenosti razmatranog problema u svetu Na tržištu su dostupni električni toplovodni kotlovi inostranih i domaćih proizvođača. I kod nas i u svetu sreću se upravljačke jedinice poput relativno prostih na bazi dvostepenog ili trostepenog termostata, do složenijih zasnovanih na elektronici i mikroprocesorima. Predloženi sistem je prihvaćen kao pouzdano i po ceni prihvatljivo rešenje od strane preduzeća Ekopan plus, koje ima tradiciju od tri decenije u proizvodnji toplovodnih električnih kotlova. Objašnjenje suštine tehničkog rešenja i detaljan opis s karakteristikama, uključujući i prateće ilustracije i tehničke crteže I. UVOD Konfiguracija upravljačkog sistema električnih toplovodnih kotlova, čija je blok šema prikazana na slici 1, se sastoji od tri ATmega8 kontrolera. Jedan kontroler služi za upravljanje električnim kotlom, drugi je u sklopu prostorijskog merača temperature, a treći povezan sa SMS karticom služi za prikupljanje podataka (tekuće vrednost temperatura prostorije i vode kotla, status cirkulacione pumpe). Korisnik ima mogućnost pregleda i zadavanja parametara (temperature vode u kotlu, temperature prostorije koja se zagreva, rad i status cirkulacione pumpe) putem mobilnog telefona. Bazna stanica mobilne telefonije RS 232 Kontroler toplovodnog kotla Kontroler sobne temperature Kontroler za akviziciju SMS kartica Elektricni toplovodni kotao Slika 1. Blok šema upravljačkog sistema Pri konstrukciji upravljačkog sistema iskorišćene su pogodnosti koje pruža mikrokontroler ATmega8. Ovaj mikrokontroler, koji je realizovan u tzv. naprednoj RISC arhitekturi CMOS (karakteristična mala potrošnja), poseduje tri ulazno izlazna porta: PORT B koji ima osam izvedenih pinova na kućištu procesora, PORT C sa sedam pinova i PORT D sa osam pinova. Svaki od ovih pinova ima multipleksirane dodatne funkcije u zavisnosti od primenjene periferne jedinice. Port C poseduje na svakom od ulazi A/D konvertor. U portovima svaki od pinova se može konfigurisati kao ulaz ili kao izlaz, nezavisno od toga kako su konfigurisani ostali pinovi istog porta. 3

Mikrokontroler poseduje 8KB FLASH memorije, koja služi za smeštanje programa, što zajedno sa ugrađenim ISP (In System Programming) interfejsom olakšava razvoj aplikacija, jer je moguće reprogramiranje mikrokontrolera i kad je on već zalemljen na ploči uređaja koji se razvija. Osim programske memorije mikrokontroler poseduje i 1KB statičke RAM memorije koja služi za čuvanje podataka, kao i 512 bajta EEPROM a namenjenog za čuvanje podataka u slučaju nestanka napona napajanja. Pinovi PB0 PB5, PD6 i PD7 čine dvosmernu magistralu podataka. Preko ove magistrale šalju se podaci na displej, čitaju se vrednosti struja sa temperaturnih senzora mernih pretvarača), odvija se komunikacija s tastaturom i releima. Osmobitna arhitektura i brzina obrade programskih rutina su zadovoljavajući pri rešavanju zahteva, koji se javljaju u upravljanju električnim toplovodnim kotlovima. Konfiguraciju upravljačkog sistema nametnuli su praktični razlozi. Naime, kotao je često instaliran u zgradama na mestima koja su van domašaja signala mobilne telefonije ili je signal oslabljen. Kontroler, koji je preko SMS sistema povezan sa operatorom mobilne telefonije komunicira sa upravljačkom jedinicom kotla preko RS 232 protokola (žičana veza). 2. REALIZACIJA PROSTORIJSKOG TERMOMETRA 2.1. Merenje temperature u prostoriji Merenje temperature u prostoriji se vrši pomoću prostorijskog termometra. Senzor temperature je LM35 (temperaturni opseg 0 150 ºC), čija je šema prikazana na slici 2, daje na izlazu napon proporcionalan vrednosti temperature (10mV/ºC). Slika 2. Šema senzora temperature LM35 Ovaj senzor se napaja stabilisanim naponom Vcc=5V DC, koji se dobija iz ispravljačke jedinice (slika 8). Napon sa senzora V temp se prenosi preko RC kola (10 kω, 22 µf) na PC1 pin C porta mikrokontrolera 1 (slika 3). Slika 3. Upravljačka jedinica prostorijskog termometra 4

Fotografija hardverske realizacije prostorijskog merača temperature data je na slici 6. 2.2. Tastatura i displej Tasteri (slika 4) i sedmosegmentni displeji (slika 7) su u sklopu prostorijskog termometra. Oni služe za zadavanje i pregled parametara. Tasterom T1 bira se kanal koji se prikazuje, a tasterima T2 i T3 podešavaju se cifre na displejima, kao i vreme prikazivanja određenog kanala. Problem baunsinga je rešen softverski. Tastatura je povezana s mikrokontrolerom preko pinova PB0, PB1, PB2, PD7 (slike 3 i 7). Na slici 5 je data šema povezivanja zvučnog alarma, koji se aktivira u slučaju dostizanja granične vrednosti temperature vode u kotlu. Sedmosegmentni displeji su vezani na kolektore tranzistora BC807 (BC327). Tranzistori se aktiviraju preko pinova PC2, PC3, PD2, PD3 i PD4 mikrokontrolera prostorijskog termometra. Slika 4. Šema povezivanja tastature Slika 5. Šema povezivanja alarma Slika 6. Hardverska realizacija prostorijskog merača temperature Slika 7. Šema displeja prostorijskog termometra 5

3. UPRAVLJAČKA JEDINICA KOTLA 3.1. Merenje temperature vode u kotlu Temperatura vode u kotlu se meri PT100 senzorom (otpornost na ºC je 100 Ω, a s povećanjem temperature vrednost otpornosti se povećava). Kao pretvarač promene otpornosti Pt elementa u napon koristi se operacioni pojačavač LM358 (dva istovetna operaciona pojačavača LM358A i LM358B (slika 9). To su linearna integrisana kola u kombinaciji s RC elementima. Pojačavački stepen A je omogućava konverziju 1ºC/1mV, a stepen B prilagođava napon ulazu C porta mikrokontrolera 2 (pin PC0). Napajanje upravljačke logike i periferija vrši se sa ispravljačke jedinice (slika 8). Slika 8. Šema ispravljačke jedinice za sistem upravljanja električnim kotlom Slika 9. Šema merenja temperature vode u kotlu Slika 10. Kontroler toplovodnog električnog kotla 6

Na osnovu merenih vrednosti upravljačka logika (slike 10 i 11) preko pinova PB1, PB2 i PB3 mikrokontrolera okida izlazne tranzistore T1, T2 i T3 (slika 12), u čijim su otvorenim kolektorima vezane grupe relea R1, R2 i R3 respektivno, s jednosmernim komandnim naponom. Slika 11. Hardverska realizacija upravljačkog sistema kotla Kada tranzistor postane provodan uključuju se relea u njegovom kolektoru, a time i električni grejači napajani naizm naponom preko radnih kontakata relea. U primeru je dat toplovodni kotao s tri grejne sekcije (3*6kW). Broj grejnih grupa može biti i znatno veći, kao i snaga pojedinačnih grejača. U tom slučaju potrebno je pravilno dimenzionisati izlazna relea (kontaktore) zbog struja grejača. Slika 12. Relejni izlaz upravljačke jedinice 3.2. Upravljanje kotlom preko SMS Daljinsko upravljanje kotlom (slika 1) omogućeno je putem mobilnog telefona slanjem SMS poruka. Ovim porukama se mogu preneti i karakteristični parametri do korisnika. Zadavanje željene temperature kotla vrši se tako što se preko SMS poruke upiše vrednost temperature u opsegu od 5 C do 90 C i način rada grejača. Upravljačka poruka sadrži podatke prikazane u tabeli 1: 7

Tabela 1 Početni kod Uključenje grejača 1 Uključenje grejača 2 Uključenje grejača 3 Zadata temperatura vode Zadata temperatura prostorije Zahtev za odgovor Početni kod služi za odabir uređaja kao i zaštitu od zloupotrebe, uključivanje grejnih grupa 1, 2 i 3 određuje način rada kotla i njegovu potrošnju. Zadata temperatura vode je u opsegu od 5 C do 90 C. U zahtevu za odgovorom se određuje da li će sistem poslati povratnu poruku ili ne. Upravljačka logika prima datu poruku, analizira početni kod i dužinu poruke, a nakon toga pristupa analizi zadatih vrednosti. Zatim ih salje regulatoru kotla na njegov zahtev. Kada regulator kotla primi poruku i podesi rad sistema, očitava zadatu temperaturu, trenutnu temperaturu i stanje izlaza i to upisuje u povratnu poruku, koju šalje nazad mobilnom telefonu, ako postoji takav zahtev (tabela 2). Regulator kotla ispituje trenutnu temperaturu i upoređuje je sa zadatom i na osnovu toga uključuje i isključuje grejače u zavisnosti od zadatog načina rada. Ako je merena temperatura veća od zadate za 5 C, sistem sam šalje alarmnu poruku i uključuje alarm. Tabela 2 Početak prijema Početni kod Zadata temperatura Merena temperatura Izbor grejača Regulator kotla dobija zahteve za podešavanje temperature vode i temperature u sobi iz dva izvora i to: preko SMS poruke i preko prostorijskog termometra. 3.3. Komunikacija između kotla i kontrolera za akviziciju podataka Komunikacija između upravljačke jedinice kotla i kontrolera za prikupljanje podataka obavlja se žičanom vezom preko RS 232 protokola (slika 1). Kontroleri kotla i prostorijskog senzora međusobno komuniciraju preko mini radio predajnika RTFQ2 i prijemnika RRFQ2, koji rade na 433.92MHz (slika 13). Slika 13. Šema radio predajnika i prijemnika Podnosilac prijave Mr Stanko Stankov, el. inž. 8