طراحی و ساخت دستگاه کنترل اتوماتیک دمای ترانسهای صنعتی و کوره ها
پروژه:
پروژه مورد نظر کنترل اتوماتیک دما با استفاده از میکروکنترلر AT89C51 می باشد که بطور مختصر بدین ترتیب است که دما توسط یک سنسور حرارتی لمس شده و سپس این دما توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) به میکرو داده شده و میکرو با استفاده از برنامه ریزی که از قبل شده است که سه دما برای سنجش دارد اگر دمای مورد نظر را T بنامیم در این صورت عملکرد میکروکنترلر در خروجی بصورت زیر است:
اگر T<T1 باشد رله شماره I فعال می گردد.
اگر T1<T<T2 باشد رله شماره II فعال می گردد.
و اگر T2<T<T3 باشد رله شماره III فعال می گردد.
و اگر T>T3 باشد رله شماره IV فعال می گردد.
و یکی از خروجی های میکروکنترلر به یک Display وصل است که از نوع LCD بوده و می توان دمای T1 و T2 و T3 مورد نظر را وارد کرد و همچنین پیغام اینکه کدام رله فعال است را در آن مشاهده کرد Relay # is active که هر قسمت مدار مفصل توضیح داده می شود.
فهرست مطالب
عنوان
صفحه
پروژه....................................... 1
میکروکنترلر در برابر میکروپروسسورهای همه منظوره 2
میکروکنترلر AT89C51.......................... 3
توصیف پایه های 89C51......................... 4
1- XTAL2 , XTAL1......................... 5
2- RST................................. 5
3-.................................. 5
4- ............................... 6
5- ALE................................. 6
پایه های پورت I/O............................ 6
پورت (P0)0 به عنوان ورودی.................... 7
سنسور دما LM35.............................. 7
شکل دهی سیگنال و اتصال LM35 به AT89C51 8
تراشه ADCO804 و اتصال آن AT89C51............. 9
پایه های ADCO804............................ 9
1- CS.................................. 9
2- RD (خواندن)......................... 10
3- WR (نوشتن؛ نام بهتر آن “آغاز تبدیل” است) 10
CLIR , CLKIN.................................. 10
فهرست مطالب
عنوان
صفحه
INTR (وقفه ، نام بهتر آن “پایان تبدیل” است) 11
VIN (-), VIN (+).................................. 11
VREF/2....................................... 11
DO-D7....................................... 12
A-GND (زمین آنالوگ) D-GND (زمین دیجیتال) 12
نتیجه گیری از معرفی پایه های ADCO804 12
اتصال صفحه کلید به CPU (میکروکنترلر AT89C51 ) 13
پویش و شناسایی کلید فشرده شده .............. 14
اتصال LCD به AT89C51......................... 14
VEE, VSS, VCC................................. 15
RS (انتخابگر ثبات).......................... 15
R/W (خواندن و نوشتن)........................ 15
E (فعال).................................... 15
DO-D7....................................... 16
ارسال فرمان به LCD.......................... 18
ارسال داده ها به LCD........................ 18
خروجی های مدار ............................. 18
فشارخون بالا زمانی ایجاد می شود که فشارخون در دیواره رگ ها بیش از حد معمول بالا رود که این وضعیت بسیار خطرناک است چون گاهی اوقات تاْثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد ، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهمیت است . کنترل PID به دلیل سادگی و مقاوم بودن آن تا کنون در کنترل بسیاری از پروسه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در کاربردهای صنعتی، پارامترهای کنترلر PID به صورت دستی و با سعی و خطا تنظیم می شود. تنظیم پارامترهای کنترلر به صورت دستی، کارایی آن را به ویژه در شرایطی که زمان اهمیت دارد و نیز در مواردی که پارامترهای پلانت از قبل مشخص نباشد، کاهش می دهد. لذا در سالهای اخیر کار تحقیقاتی زیادی در زمینه تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر PID انجام گرفته و از بسیاری از تکنیک های هوشمند مانند الگوریتم های ژنتیک، بهینه سازی انبوه ذرات و ... برای تنظیم پارامترهای این کنترلر استفاده شده است.
در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است. تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، دقت و سرعت کنترلر را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و انعطاف کنترلر را برای برخورد با سیستمهای مختلف افزایش می دهد. کنترلر PID-GA پیشنهادی ، جهت تنظیم نرخ تزریق دارو به منظور کنترل فشار خون بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این کنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بیمار را به حالت نرمال برمی گرداند و تغییر پارامترهای بیمار نیز در کارایی کنترلر تاثیری نخواهد داشت.
خلاصه مطالعات امکان سنجی طرح
نام محصول : انتخاب کننده اتوماتیک
ظرفیت پیشنهادی طرح : ٤٢ هزار عدد
موارد کاربرد : قطعه جانبی رایانه
(IC) قطعه اولیه مصرفی عمده : مدار مجتمع
واردات این محصول در سال ١٣٨٦ معادل ٩ هزار دستگاه بوده و طبق پیش بینی انجام شده این مقدار به ١٠٦ هزار
دستگاه در سال ١٣٩١ خواهد رسید لذا با فرض اجرای این طرح میزان واردات در این سال ٦٤ هزار دستگاه خواهد
بود.لذا راه اندازی خطوط تولید این طرح توجیه پذیر می باشد.
انتخاب کننده اتوماتیک که نام تجاری آن کی وی ام سوئیچ می باشد وسیله ای است که امکان کنترل چندین دستگاه
رایانه را توسط یک نمایشگر، موشواره و صفحه کلید فراهم می کند. مزایای استفاده از این قطعه بشرح ذیل میباشد.
١‐ کاهش هزینه کابل کشی
٢‐ سازگاری با همه نوع رایانه
٣‐ صرفه جویی در فضای محل (به جای چندین مانیتور و چند صفحه کلید تنها با استفاده از یک صفحه کلید و یک
مانیتور میتوان تمام رایانه های متصل را اداره نمود.)
انتخاب کننده اتوماتیک یک قطعه ابداعی بمنظور آسان سازی کار با چند رایانه بصورت همزمان می باشد و تاکنون
جایگزین خاصی برای آن معرفی نشده است.
مصرف این محصول با توجه به فراگیر بودن استفاده از رایانه در سطح جهان در کلیه نقاط دنیا بسیار وسیع می باشد.
از عمده کشورهای تولید کننده انتخاب کننده در جهان می توان چین و تایوان که بخش عمده محصولات داخل کشور
را تامین می کنند نام برد.
این طرح توجیهی شامل موارد زیر است :
معرفی محصول
مشخصات کلی محصول
شماره تعرفه گمرکی
شرایط واردات
استانداردهای ملی وجهانی
قیمت تولید داخلی و جهانی محصول
موارد مصرف و کاربرد
کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول
اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز
کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده محصول
وضعیت عرضه و تقاضا
بررسی ظرفیت بهره برداری و وضعیت طرحهای جدید و طرحهای توسعه و در دست اجرا و روند تولید از آغاز برنامه سوم تا کنون
بررسی روند واردات محصول از آغاز برنامه سوم تا نیمه اول سال
بررسی روند مصرف از آغاز برنامه
بررسی روند صادرات محصول از آغاز برنامه سوم و امکان توسعه آن
بررسی نیاز به محصول یا اولویت صادرات تا پایان برنامه چهارم
بررسی اجمالی تکنولوژی و روشهای تولید و تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژی های مرسوم
در فرآیند تولید محصول
ماشین آلات
بررسی و تعیین حداقل ظرفیت اقتصادی شامل برآورد حجم سرمایه گذاری ثابت
محوطه سازی
ساختمان
ماشین آلات
تاسیسات
وسائط نقلیه
تجهیزات و وسائل اداری و خدماتی
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده
هزینه های قبل از بهره برداری
سرمایه در گردش
برآورد حقوق و دستمزد
برآورد آب, برق, سوخت و ارتباطات
هزینه های تعمیر و نگهداری و استهلاک
هزینه های متفرقه و پیش بینی نشده تولید
هزینه های توزیع و فروش
جدول هزینه های ثابت و متغیر تولید
نتیجه گیری
میزان مواد اولیه عمده مورد نیاز سالانه و محل تامین آن
پیشنهاد منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت تامین نیروی انسانی و تعداد اشتغال
بررسی و تعیین میزان آب، برق، سوخت، امکانات مخابراتی و ارتباطی و چگونگی امکان تامین آنها در منطقه مناسب برای اجرای طرح
وضعیت حمایت های اقتصادی و بازرگانی شامل حمایت تعرفه گمرکی و حمایتهای مالی
تجزیه و تحلیل و ارائه جمع بندی و پیشنهاد نهایی در مورد احداث واحد های جدید
در صورت پیوستن ایران به سازمان تجارت جهانی وضعیت این پروژه ها چگونه خواهد بود
مراجع
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:134
فهرست مطالب:
بخش عنوان صفحه
مقدمه 1
1 مروری بر نحوه عملکرد سیستم ترمز اتوماتیک 2
2 تحلیل حالتهای مختلف سوپاپ ترمز اتوماتیک 4
2-1 حالت هواگیری( Release) 4
2-2 بررسی حالت ترمز در شش دنده (Service) 10
2-3 حالت لغو ترمز جریمه (Supperession) 14
2-4 حالت کاهش بیشتر فشار لوله اصلی (Over Reduction) 15
2-5 حالت خنثی (Handle- Off) 16
2-6 حالت ترمز اضطراری (Emergenc 17
3 اجزا تشکیل دهنده شیر ترمز اتوماتیک 19
3-1 شیر رله 24
3-1-1 شر رله در حالت هواگیری 24
3-1- 2 شیر رله در حالت تعدل 24
3-1-3 شیر رله در حالت سرویس 24
3-2 شیر رگلاتور 25
3-2-1 شیر رگلاتور در وضعیت هواگیری 29
3-2-2 شیر رگلاتور در وضعیت سرویس 30
3-3 شیر قطع و وصل لولة اصلی ترمز 31
3-3-1 شیر قطع و وصل لوله اصلی در حالت باز 33
3-3-2 شیر قطع و وصل در حالت بسته 33
3-4 شیر تخلیه سریع 34
3-4-1 شیر تخلیه سریع در حالت بسته 36
3-3-2 شیر تخلیه سریع در حالت باز 36
3-4-3 شیر اضطراری 36
3-5-1 شیر اضطراری در حالت عدم تحریک 36
3-4-3 شیر اضطراری در حالت تحریک 37
3- 5 شیر لغو ترمز جریمه(Suppression) 38
3-6-1 حالت تحریک 38
3-4-2 حالت عدم تحریک 40
3-4-2 عملکرد در وضعیت سرویس 40
3-5 شیر خروسکی 40
3-7-1 شیر خروسکی در حالت مسافری 42
3-5-2 شیر خروسکی در حالت باری 42
3-5-3 شیر خروسکی در حالت قطع 44
4 اندازه گیری 45
4-1 حالتهای مختلف سوپاپ شش دنده و اندازه های مورد لزوم آنها 45
4-1-1 حالت هواگیری 45
4-1-2 حالت ترمز تدریجی در شش دنده 49
4-1-3 اندازه گیری مورد لزوم در حالت ترمز تدریجی در شش دنده 49
4-1-4 حالت آزاد سازی ترمز 50
4-1-5 حالت لغو ترمز جریمه 50
4-1-6 حالت کاهش بیشتر یا Over reduction 51
4-1-7 خنثی 52
4-1-8 حالت ترمز امرژنسی 52
4-2 حالت هواگیری شش دنده 53
4-2-2 حالت سرویس 56
4-2-3 حالت لغو ترمز جریمه 57
4-2-4 حالت اضطراری 57
5 ضمیمه 1 ( ترجمه متن شرکت سازنده) 67
6 اصول شبیه سازی 79
6-1 نیازها واهداف شبیه سازی 80
6-2 بررسی روشهای ممکن جهت انجام پروژه 81
6-2-1 مزایا و معایب 86
6-3 تشریح اصول و مبانی روش استفاده شده 88
6-3-1 مقاومت 89
6-3-1-1 معادلات سیالاتی حاکم بر مقاومت 90
6-3-1-2 اثبات فرمول 93
6-3-1-3 حل معادله در برنامه سیمولینک 95
6-3-1-4 حل معادلات مربوط به مقاومت 98
6-3-2 مخزن 101
6-4 حل یک مثال ساده 104
6-4-1 فرضیات و تفسیر نتایج 107
7 شبیه سازی شیر ترمز اتوماتیک. ......................................................................................107
7-1 شیر رله 108
7-1-1 محاسبات نیرو 109
7-1-2 محاسبات نیوماتیکی 111
7-2 شیر رگلاتور 113
7-2-1 محاسبات نیرو 113
7-2-2 محاسبات نیوماتیکی 117
7-3 شیر قطع ووصل لوله اصلی 121
7-4 شیر تخلیه سریع 122
7-5 شیر اضطراری 124
7-6 شیر لغو ترمز جریمه 126
7-6-1 در حالت هواگیری 127
7-6-2 در حالت سرویس 127
7-6-3 در حالتهای لغو ترمز جریمه ، اضطراری و Handle Off 128
7-7 شیر خروسکی 129
مابع
چکیده
در این پروژه نخست اجزا و عملکرد شیر ترمز اتوماتیک لکوموتیو مورد اشاره قرار می گیرد . سپس به معرفی روش جز به جز در شبیه سازی سیستم های نیوماتیکی می پردازد. در این روش ابتدا المانهای اصلی به کمک نرم افزار Matlab ساخته شده ، سپس با اتصال آنها به یکدیگر ، کل مجموعه، شبیه سازی می گردد.
علاوه بر این کاربرد ، این روش در شبیه سازی دینامیکی شیر ترمز اتوماتیک ( شش دنده) ، به عنوان فرمان دهنده سیستم ترمز قطار، مورد بررسی قرار می گیرد.
مقدمه :
این گزارش به تشریح عملکرد سوپاپ ترمز اتوماتیک به منظور شبیه سازی و تحلیل رفتار دینامیکی شیر می پردازد . هدف اصلی از تحلیل ، تعیین فشار دبی خروجی از شیر پر بر حسب زمان در وضعیتهای تلف کاری آن می باشد . بدین منظور لازم است تا ابتدا تشریح دقیقی از عملکرد و وضعیت سیستم ارائه گردد ، تا بر پایه آن بتوان مقادیر ورودی و خروجی را به هم مرتبط نمود . لذا لازم است تا ابعاد و اندازه های شیر اعم از اندازه مقاطع و حجم ها ، و نیز سایر مشخصات شیر ، نظیر ثابت فنرهای تعیین گردد .
بر اساس آنچه ذکر شد در این گزارش ابتدا به بررسی مدار کلی شیر ترمز اتوماتیک و جایگاه این شیر در ارتباط با سایر اجزا ترمز می پردازیم . سپس مسیر و جریان هوا در ادامه شرحی بر عملکرد اجزا تشکیل دهنده ترمز اتوماتیک ارائه می گردد . در پایان ابعاد و اندازه های شیر ارائه می گردد .
علاوه بر این ، ترجمه متن اصلی یر ترمز اتوماتیک ارائه شده از طرف کارخانه سازنده (شرکت وابکو) ، ضمیمه گردیده است .
1- مروری نحوة عملکرد سیستم ترمز اتوماتیک
ترمز به عنوان کنترل کننده سرعت در قطار ، اصلی ترین رکن ترددایمن می باشد . بنابراین نخستین اولویت در طراحی این سیستم ، بالا بودن ایمنی ، حتی به ازای هزینه بالا و استفاده از روشهای غیر معمول ، می باشد .
به همین منظور ترمز قطار به نحوی طراحی گردیده که بر خلاف سیستمهای رایج ، کاهش شار لوله ترمز ، باعث عمل ترمز گیری می شود . این امر خصوصاٌ در موقع گسیختگی قطار حائز اهمیت است و باعث خواهد شد تا در موقع گسیختگی قطار کاهش خوبخودی در لوله ترمز روی داده و قطار به طور خودکار ترمز بگیرد .
به طور مختصر مکانیزم مدار ترمز و جایگاه سوپاپ ترمز اتوماتیک در آن را می توان اینگونه بیان نمود :
موتور قطار مستقیماٌ در ارتباط با کمپرسوری است که می تواندهوای متراکم با فشار حدود 14.Psi تولید می نماید . هوای فشرده پس از ذخیره شدن در مخزن اصلی عیور از لوله ها و صافی ها وارد سوپاپ ترمزاتوماتیک (یا شش دنده ) می گردد و طی پروسی تبدیل به هوای با فشار حدود 70Psi می شود و از آن پس ، این فشار تنظیم شده وارد ولوله ای به نام لوله اصلی brake pipe) یا لوله ترمز ) می گردد . این لوله در سرتاسر قطار امتداددارد و توسط لوله های لاستیکی بین واگن ها ارتباط آنهابا یکدیگر و نیز لوله اصلی لکومتیو برقرار می شود.
حال هنگامی که فشار در این لوله از مقدار 70Psi کاهش یابد ، عمل ترمز در سرتاسر قطار صورت می گیرد . توسط قسمتهای مختلفی امکان کاهش فشار وجود دارد. دستگاه شش دنده یکی از تجهیزاتی است که توسط راننده این کاهش فشار را در لوله اصلی ایجاد می کند . و یا سیستمهای ایمنی موجود در مواقعی که راننده هوشیار نباشد ، از سرعت مجاز تخطی نماید ، بدون توجه وارد ایستگاه شود و ... می تواند کاهش فشار را ایجاد نماید . همچنین چنانچه ذکر شد در موقع گسیختگی، به علت پارگی لوله های لاستیکی بین واگنها فشار خود به خود کاهش می یابد . این گاهش فشار توسط سوپاپهایی در لکومتیو و نیز در واگنهای حس می شود و ترمز گرفته می شود .
در لکومتیو سوپاپ کنترل ولو 26-D و در واگنها انواع سوپاپ سه قلو نسبت به کاهش فشار لوله اصلی حساس می باشند و پس از احساس کاهش فشار به وجود آمده (پس از یک وقفه زمانی به منظور همزمان کردن ترمز همه واگنها) ، به تناسب کاهش فشار به سیلندر های ترمز دستور ترمز را می دهند .
2-تحلیل حالتهای مختلف سوپاپ ترمز اتوماتیک
2-1- حالت هواگیری (Release)
در این حالت هوای تولید شده توسط کمپرسور پس ازعبور از مخازن هوا از طریق لوله 30 وارد پایه دستگاه شش دنده می شود. این هوا به منزله خط تغذیه اصلی قسمتهای مختلف دستگاه شش دنده میباشد . همانطور که در شکل 2-1 مشاهده می شود این هوا که با رنگ قرمز مشخص گردیده در داخل پایه شش دنده به چندین قسمت تقسیم می شود و به قسمتهای مختلفی هدایت می گرد ، در ضمن در داخل خود دستگاه شش دنده نیز این هوا جهت امکان صدور فرمانهای مختلف و یا عملکرد هر یک از المانها وارد قسمتهای مختلفی چون سوپاپ لغو ترمز جریمه ، شیر خروسکی ، رگلاتور و سوپاپ تغذیه اصلی و قسمتهای دیگری که در شکل مشاهده می شود می گردد .
در داخل پایه شش دنده یکی از انشعابات این هوا وارد دستگاه سه دنده می شود ودیگری به لوله ای می رود که به سوپاپ H-5 منتهی می شود ، شاخه دیگر آن که به طور مستقیم وارد شش دنده می شود ، به طور مستقیم به رگلاتور (R) میرود که در این قسمت هوای 140psi پس از ورود به داخل رگلاتور و با چرخاندن دسته تنظیم (A) ، نشیمنگاه R از جایگاه خود به سمت چپ حرکت کرده و اجازه عبور هوای مخزن اصلی را به سمت چپ خود می دهد (شکل 2.2) هوای سبز رنگ دارای فشار کمتری نسبت به هوای مخزن اصلی می باشد و مقدار آن بسته به تنظیم دستی فشار فنر RS دارد ( این فشار معمولاٌ 70psi تنظیم می شود . )