Розроблення системи керування температурою у камері полімеризації при виготовленні металевих конструкцій

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню та розробці мікропроцесорної системи керування камерою полімеризації порошкової фарби на базі платформи ESP32. Метою роботи є розробка енергоефективної системи автоматизації, що забезпечує високу точність температурних режимів та можливість дистанційного моніторингу технологічного процесу. У першому розділі проведено детальний аналіз технологічного процесу полімеризації та визначено вимоги до точності підтримки температури. Виконано порівняльний аналіз технічних засобів автоматизації (ПЛК та мікроконтролерів), на основі якого обґрунтовано вибір платформи ESP32. Розроблено функціональну схему автоматизації (ФСА), що визначає структуру вимірювальних та керуючих контурів. У другому розділі побудовано математичну модель камери полімеризації як об'єкта із запізненням. Розраховано параметри цифрового ПІД-регулятора та виконано моделювання перехідних процесів у середовищі MATLAB/Simulink. Проведено аналіз стійкості системи до зовнішніх збурень, що підтвердило адекватність обраної стратегії керування. У третьому розділі описано технічну реалізацію системи. Розроблено електричну принципову схему із застосуванням термопари К-типу, підсилювача MAX6675 та твердотільних реле (SSR). Виконано розрахунок потужності ТЕНів. Описано алгоритм роботи програмного забезпечення в середовищі Arduino IDE, а також реалізовано систему IoT-моніторингу через протокол Wi-Fi для віддаленого контролю процесу. У четвертому розділі приділено увагу надійності та безпеці експлуатації. Проведено розрахунок показників надійності мікропроцесорного модуля та оцінено електробезпеку при роботі з силовими нагрівальними елементами. Визначено комплекс заходів з охорони праці при роботі з камерою полімеризації. У п’ятому розділі наведено економічне обґрунтування технічних рішень. Розраховано собівартість розробки, проаналізовано енергоефективність впровадженого ПІД-регулювання та визначено термін окупності системи, що підтверджує доцільність використання ESP32 у порівнянні з промисловими аналогами.