Аппаратная реализация шагового электропривода в медицинском инфузионном насосе
Заказать уникальную курсовую работу- 41 41 страница
- 5 + 5 источников
- Добавлена 30.04.2019
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
Введение 3
Часть 1. Исходные данные 5
Часть 2. Основная часть 9
2.1 Описание конструкции, принципа функционирования инфузионного насоса. Анализ требований к электрооборудованию. 9
2.2. Обоснование и выбор шагового двигателя для привода инфузионного насоса. 14
2.3 Обзор и выбор системы управления ШД и насосом в целом. 16
2.4 Разработка схемы инфузионного насоса 23
2.5 Выбор основных элементов и разработка принципиальной схемы электрооборудования 23
Часть 3. Графическая часть 30
Заключение 35
Список используемой литературы 36
Приложения 37
Приложение 1 Системы управления ШД 37
Шаговые двигатели применяют для управления частотой вращения безприменения дорогого контура обратной связи. Этот привод используется в приводе с разомкнутой цепью.Таким образом, одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможностьосуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это оченьважно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит толькодля систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же времясистемы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характеренагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении роторатеряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика.Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.Таким образом, резюмировав, приведем на рис.10 обзор рынка систем управления шаговых двигателей (СУ ШД).Рисунок 10. Обзор рынка СУ ШДВ приложении 1 приведен более детальный обзор систем управления шаговыми двигателями.2.4 Разработка схемы инфузионного насосаРисунок 11 Структурная схема инфузионного насоса2.5 Выбор основных элементов и разработка принципиальной схемы электрооборудованияТак как по требованиям проекта ШД должны давать возможностьработы в режимах настройки инфузии по весу, концентрации, объему, различными режимами тревог, длительным периодом автономной работы, то анализируя возможные варианты контроллеров для системы управления, можно остановиться на таких, как Siemensи Кросс-500(таблица 1):Таблица 1 Сравнение контроллеров Siemens (Германия) и Кросс-500 (Россия)НаименованиеSimatic S7-300КРОСС-5001. Общие данные1.1 Мах.габариты конструктиваш,в,г,мм400x125x127,5Размеры модулей - высота 130 мм, длина 100 мм, ширина (30, 45, 60) мм в зависимости от типа модуля.1.2 Температура окружающейсреды, °С0…600...501.3 * Процессор (серия процессоров)CPU312; CPU313; CPU314; CPU31580 С 386Ех1.4 Емкость ЗУ48 КбайтDRAM-1,5 Мбайт,SRAM-256 Кбайт,Flash 1 Мбайт1.5 Напряжение питания24VDC/230 VАС24 VDC/220 VАС1.6 Максимальное количество дискретных вх/вых или общее1024256(общее)1.7 Максимальное кол-во аналоговых вх/вых или общее128512(общее)1.8 Конструкция (сменный блок/моноблок)МОДУЛЬМОДУЛЬ1.9 Кол-во слотов основной корзины/корзины расширения8/3322. Параметры входов/выходов модулей2.1 Кол-во дискретных вх/вых модуля32/32В зависимости от модуля.2.2 Напряжение дискретных вх/вых; ток выходов24V DC;120;230V AC/ то же до 4 А24 V DC/220 V АС до 2 А2.3 Кол-во аналоговых вх/выхмодуля14В зависимости от модуля.2.4 Параметры аналоговых сигналов входных выходных±1В; ±10В; ±20mA; 4-20 mA/ то же0-5мА;0-20мА; 4-20 мА; 0..10В2.5 Подключение (ТС; ТП) термосигналовдада2.6 Разрядность АЦП аналоговыхмодулей14123. Подключение шин, интерфейсовPROFIBUS; RS 485; Ehtemet MPIRS 232C/485; SP1; Ethernet4. Скорость обработки0,3мс0,02 с (цикл)5. ПО/операционная средаS7 DOS - WindowsOS-96. Пакет программированияSTEP 7ISaGRAF7. Сетевой доступдадаКак видно, контроллер Simatic S7-300 является более предпочтительным, потому что позволяет выбирать из нескольких типов центральных процессоров, имеет модульную конфигурацию, большее число входных и выходных сигналов.В таблице 2 приведена техническая спецификация контроллера:Таблица 2 Техническая спецификация контроллера.НаименованиеМодельКол-воКонтроллер SIMATIC S7-300МОДУЛЬ ЦПУ CPU314 (96KB), ТЕМП. ДИАПАЗОН ОТ -25 ... +60 ГРАД. ЦЕЛЬСИЯ6AG1314-1AG13-2AB01Аналоговые входы (поддерживают температурный ввод)МОДУЛЬ АНАЛОГОВОГО ВВОДА SM 331, ОПТ. ИЗОЛ., 2/3/4-ПРОВОДНОЕ ПОДКЛ., 8 ВХОДОВ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЕ, PT100/200/1000 NI100/120/200/500/1000, CU10, ПЛЮС ХАРАКТЕРИСТИКИ В СООТВЕТСТВИИ С СТАНДАРТОМ ГОСТ, 16 (ВНУТР 24) БИТ, 50МС6ES7331-7PF01-0AB01SM 331, МОДУЛЬ ВВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ: ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЦЕПЕЙ, 8 ВХОДОВ U/ I/ R/ PT100/ NI100/ NI1000/ LG-NI1000, 13 БИТ, 66МС. 6ES7331-1KF01-0AB02SM 331, МОДУЛЬ ВВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ: ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЦЕПЕЙ, 2 ВХОДА I/ U/ R/ ТЕРМОЭЛЕМЕНТЫ, 9/ 12/ 14 БИТ, ПРЕРЫВАНИЯ, ДИАГНОСТИКА. 6ES7331-7KB02-0AB01Дискретные входыSM 321, МОДУЛЬ ВВОДА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ: ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЦЕПЕЙ, 16 ВХОДОВ =24В. 6ES7321-1BH02-0AA01Аналоговые выходыSM 332, МОДУЛЬ ВЫВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ: ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЦЕПЕЙ, 2 ВЫХОДА U/ I 11/12 БИТ. 6ES7332-5HB01-0AB01Дискретные выходыSM 322, МОДУЛЬ ВЫВОДА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ: ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ЦЕПЕЙ, 8 ВЫХОДОВ =24В/2A. 6ES7322-1BF01-0AA01IM 360, ИНТЕРФЕЙСНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ БАЗОВОГО БЛОКА: ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДО 3 СТОЕК РАСШИРЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСНЫМИ МОДУЛЯМИ IM 361, ПОДДЕРЖКА K-ШИНЫ6ES7360-3AA01-0AA02Принципиальная схема устройства приведена на рис.12.Рисунок 12Принципиальная схема электрооборудования инфузионного насоса.Часть 3. Графическая частьЗаключениеВ данном курсовом проекте для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:- проведено описание конструкции, принципа функционирования инфузионного насоса- проведен анализ требований к электрооборудованию- обоснован выбор шагового двигателя для привода инфузионного насоса.- проведен обзор и выбор системы управления ШД и насосом в целом..- разработана схема электрической функциональной инфузионного насоса (цепи задания и регулирования технологических параметров насоса).- выбраны основные элементы и разработка принципиальной схемы электрооборудования Список используемой литературыИнфузионные насосы [Электронный ресурс] https://byreniepro.ru/nasosy/infuzionnye.html(дата обращения 23.03.2019).B. Braun. [Электронный ресурс] https://www.bbraun.ru/ru/products-and-therapies/infusion-therapy.html(дата обращения 23.03.2019).Оськин С.В. Автоматизированный электропривод: учебное пособие для студентов вузов. Краснодар:изд-во ООО «Крон», 2013. – 489с.Киреев Э.А., Шерстнев С.Н. Полный справочник по эл.оборудованию и электротехнике (с примерамирасчетов) КНОРУС, Москва, 2013. - 864с.Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. - М.: КолосС, 3-е издание, 2007.- 344с.ПриложенияПриложение 1Системы управления ШД
1. Инфузионные насосы [Электронный ресурс] https://byreniepro.ru/nasosy/infuzionnye.html (дата обращения 23.03.2019).
2. B. Braun. [Электронный ресурс] https://www.bbraun.ru/ru/products-and-therapies/infusion-therapy.html (дата обращения 23.03.2019).
3. Оськин С.В. Автоматизированный электропривод: учебное пособие для студентов вузов. Краснодар: изд-во ООО «Крон», 2013. – 489с.
4. Киреев Э.А., Шерстнев С.Н. Полный справочник по эл.оборудованию и электротехнике (с примерами расчетов) КНОРУС, Москва, 2013. - 864с.
5. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. - М.: КолосС, 3-е издание, 2007.- 344с.
Вопрос-ответ:
Какие исходные данные использовались при разработке аппаратной реализации шагового электропривода в медицинском инфузионном насосе?
Исходные данные включали описание конструкции и принципа функционирования инфузионного насоса, анализ требований к электрооборудованию, выбор шагового двигателя и системы управления, разработку схемы и выбор основных элементов.
Как описывается конструкция и принцип функционирования инфузионного насоса?
Конструкция инфузионного насоса подробно описывается в статье, включая его основные элементы и принцип работы. Функционирование основано на использовании шагового электропривода и системы управления, которая обеспечивает точную дозировку и контроль скорости насоса.
Какой шаговый двигатель выбрали для привода инфузионного насоса и почему?
В статье подробно описывается выбор и обоснование использования шагового двигателя для привода инфузионного насоса. Были рассмотрены различные типы двигателей и выбран шаговый двигатель из-за его высокой точности, надежности и возможности управления микрошагом.
Какая система управления была выбрана для шагового двигателя и насоса в целом?
В статье проведен обзор и выбор системы управления для шагового двигателя и насоса. Были рассмотрены различные варианты, включая микроконтроллеры, драйверы шаговых двигателей и датчики положения. В результате была выбрана оптимальная система управления, которая обеспечивает высокую точность и надежность работы.
Как разрабатывалась схема инфузионного насоса?
Схема инфузионного насоса была разработана на основе анализа требований к электрооборудованию и выбора основных элементов. В статье описывается этот процесс и приводится принципиальная схема инфузионного насоса, которая обеспечивает правильную работу шагового электропривода и системы управления.
Что такое шаговый электропривод и как он реализован в медицинском инфузионном насосе?
Шаговый электропривод - это устройство, которое обеспечивает перемещение или вращение объекта по шагам. В медицинском инфузионном насосе шаговый электропривод используется для управления подачей лекарственных препаратов через инфузию. Он обеспечивает точное и дозированное движение насоса, чтобы контролировать скорость и объем инфузии.
Какие требования предъявляются к электрооборудованию медицинского инфузионного насоса?
К электрооборудованию медицинского инфузионного насоса предъявляются ряд требований. Оно должно быть надежным, безопасным и обеспечивать точное и стабильное движение насоса. Также электрооборудование должно быть энергоэффективным и иметь возможность контролировать скорость и объем инфузии.
Как выбирают и обосновывают шаговой двигатель для привода инфузионного насоса?
Выбор шагового двигателя для привода инфузионного насоса осуществляется на основе таких параметров, как мощность, скорость, угол шага и необходимая точность позиционирования. Важно также учитывать размеры и вес насоса, чтобы выбрать соответствующий по размерам двигатель. Обоснование выбора происходит на основе анализа требований к насосу и оценки технических характеристик доступных моделей шаговых двигателей.