Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Автоматизированные системы

на тему: «Автоматизированная система управления подачей цемента в силос и выгрузка из него»

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Общие понятия автоматизированные информационно-управляющие системы

2. Практическая часть

2.1 Обоснование выбора средств реализации работы

2.2 Выбор средств для разработки серверной части

2.3 Описание технологической схемы

2.4 Разработка автоматизировано-информационно управляющей системы

2.4.1 Установка MasterSCADA

2.4.2 Создание нового проекта в MasterSKADA

Заключение

Список использованных источников

Введение

Актуальность данной работы подтверждает довольно большое распространение автоматизированных информационно-управляющих системах во многих.

Объектом исследования будет выступать автоматизированная система управления подачей цемента.

Предмет исследования -автоматизированная система управления и ее интерфейс.

Стремительно развивающиеся информационные технологии занимают в социальной жизни столь значительное место, что необходимо говорить о возникновении вслед за «индустриальным» нового - «информационного общества».

Одной из характерных особенностей современного этапа научно-технического прогресса и становления «информационного общества» является широкое использование автоматизированных информационно-управляющих систем (АИУС). В ближайшие годы намечается ввести в действие и модернизировать большое число АИУС в самых различных отраслях.

Термин информационная система (ИС) охватывает широкую область знаний, берущих начало до появления ЭВМ, которые связанны с обработкой информации. Основополагающая роль ИС как структурированного описания определенной предметной области задает набор основных требований к хранимой информации в виде непротиворечивости, полноты, актуальности и адекватность модели предметной области. При этом основными операциями по обработке информации являются добавление, обновление и выдача результатов выполнения запросов к информационному хранилищу.

Целью данной курсовой работы, является разработка структуры БД.

Задачи, вытекающие из цели проекта:

- проанализировать уже существующие системы предприятий;

- разработка схемы системы;

- реализация разработанной схемы в SCAD-системе;

1. Теоретическая часть

1.1 Общие понятия «автоматизированные информационно-управляющие системы»

Стремительно развивающиеся информационные технологии занимают в социальной жизни столь значительное место, что необходимо говорить о возникновении вслед за «индустриальным» нового - «информационного общества».

Одной из характерных особенностей современного этапа научно-технического прогресса и становления «информационного общества» является широкое использование автоматизированных информационно-управляющих систем (АИУС). В ближайшие годы намечается ввести в действие и модернизировать большое число АИУС в самых различных отраслях народного хозяйства.

Термин информационная система (ИС) охватывает широкую область знаний, берущих начало до появления ЭВМ, которые связанны с обработкой информации. Основополагающая роль ИС как структурированного описания определенной предметной области задает набор основных требований к хранимой информации в виде непротиворечивости, полноты, актуальности и адекватность модели предметной области. При этом основными операциями по обработке информации являются добавление, обновление и выдача результатов выполнения запросов к информационному хранилищу.

Многообразие функций, выполняемых информационными системами, породило много их разновидностей, таких как обычная информационная система (ИС), автоматизированная система управления (АСУ), информационно-управляющая система (ИУС), система поддержки принятия решений (СППР) и многие другие. Учтивая наличие компьютерных средств в исполнительном механизме большинства ИС, понятие «автоматизированная» информационная система зачастую заменяется термином информационная система.

Информационно-управляющая система является дальнейшим развитием информационных систем, при этом ИС входит в состав компонент любой ИУС. Важным отличием ИУС от ИС является наличие возможности генерации управляющего воздействия на основе хранимой информации, которое может выражаться в выработке рекомендаций по принятию решений, передаче управляющей информации и генерации управляющих воздействий.

Являясь не только информационным компонентом, ИУС включают всю программно-аппаратную, материальную и человеческую инфраструктуру. Круг задач, решаемый информационно-управляющими системами достаточно широк. Это могут быть экономические, экологические, социальные и другие виды задач.

2. Практическая часть

2.1 Обоснование выбора средств реализации работы

Выбирая из всех возможных SCADA систем, я выбрал MASTERSCADA из-за ее достоинств, таких как:

? Разработка всех элементов проекта MasterSCADA ведется в единой инструментальной среде.

? В MasterSCADA проект разделен на два слоя: слой описания аппаратной структуры проекта; слой описания логики проекта.

? MasterSCADA - это максимально открытый продукт. Это достигается максимальным использованием стандартных интерфейсов и спецификаций.

? Интуитивная легкость освоения. Удобство инструментария.

2.2 Выбор средств для разработки серверной части

SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) - программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать автоматическое управление технологическими процессами в режиме реального времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC / DDE-серверы. Программный код может быть, как написан на языке программирования (например на C++), так и сгенерирован в среде автоматизированного проектирования.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Термин “SCADA” имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения, то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов в связи с тем, что всё большая часть функций автоматического управления решается не аппаратными, а программными средствами, термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

SCADA-системы решают следующие задачи:

- Обмен данными с “устройствами связи с объектом”, (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.

- Обработка информации в реальном времени.

- Логическое управление.

- Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.

- Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.

- Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.

- Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.

- Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA-станциями (компьютерами).

- Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

Рисунок 1.1 - Операторский интерфейс, разработанный в SCADA

Основные компоненты SCADA

SCADA--система обычно содержит следующие подсистемы:

Драйверы или серверы ввода-вывода -- программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счётчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.

Система реального времени -- программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.

Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface -- инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.

Система логического управления -- программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.

База данных реального времени -- программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.

Система управления тревогами -- программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.

Генератор отчетов -- программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.

Внешние интерфейсы -- стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т. д.

Концепции систем

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уста для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как -- потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения -- корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

2.3 Описание технологической схемы

В постсоветских странах особенно распространена перевозка цемента по железной дороге в вагонах-хопперах. В этом случае актуальным вопросом является выгрузка цемента из-под хоппера и его подача в цементовоз. Обычно на заводах применяется техническое решение, которые представляет собой пневмосистему закачки цемента в силос, а из силоса в бетономешалку. Система состоит из приемного бункера, находящегося в приямке под железнодорожными путями, куда разгружается цемент из вагонов-хопперов, шнекового конвейера, посредством которого цемент из приемного бункера поступает в пневмоемкость, из которой под давлением сжатого воздуха цемент по трубам подается в силос, а из силоса под давлением в бетономешалку.

2.4 Разработка автоматизировано-информационно управляющей системы.

2.4.1 Установка MasterSCADA

Установка MasterSCADA ничем не отличается от большинства типовых установок программ.

Рисунок 2.1 - Установка программы

2.4.2 Создание нового проекта в MasterSKADA

Открываем приложение MasterSKADA, заходим в меню проект-> создать. Открывается новое окно, в окне указываем имя проекта и папку проекта

Рисунок 2.2 - создание нового проекта

Дальше создаем рабочее место. Для этого правой кнопкой мыши вызываем меню системы. Выбираем пункт вставить и дальше компьютер.

Рисунок 2.3 - добавление рабочего места

Для создания системы нам понадобятся дополнительные шкалы. Для этого выбираем левой кнопкой мыши пункт система. Слева в верхнем углу выходит меню системы. Выбираем пункт шкала.

Рисунок 2.4-меню Системы-> Шкалы

Выбираем в таблице аналоговые значения любой пункт и нажимаем на кнопку добавить. Появляется новая строка. В столбце интервал пишем название системы исчисления, задаем ей границы в столбцах начало и конец. В столбце интервал попытались выбрать единицы м3. Такой единицы не было. Для того чтобы добавить новую единицу измерения. Выбираем любой пункт меню таблицы единицы измерения, нажимаем кнопку добавить и в поле Название прописываем название единицы «метр кубичский» в следующем поле прописываем обозначение «м3».

Рисунок 2.4-добавления новой единицы измерения

Для создания нашей системы нам понадобится какой-то объект, для этого вызовем меню нажав правой кнопкой мыши по строчке объект. После вызова в окне объекта переименуем его аппарат по перекачке цемента

Рисунок 2.5-добавление нового «объекта»

После создания объекта надо определиться с входными параметрами, с расчетами, которые будут проводиться в системе, с элементами системы.

Рисунок 2.6- эскиз системы

Входными параметрами будут входной поток, выходной поток, и уставка. Элементами системы бeдут регулятор, сигнальная лампа и емкость для цемента.

Рисунок 2.7- меню добавления объектов в систему.

Рассчитывать в системе будут уровень бака и входной поток на регуляторе. Контролироваться будет уровень бака.

Добавляем все эти параметры в систему.

При этом после добавления объектов в систему надо перейти в окна объектов и указать их диапазон изменения для входного и выходного потока -- это будет «поток 10м3/мин», для уставки это будет уровень бака.

Рисунок 2.8-назначения «диапазона измерения»

Рисунок 2.9-создание «математической модели»

Дальше для вычисления уровня бака надо создать математическую модель в «расчете уровня». Надо выбрать объект расчет уровня, перейти в его окне на вкладку «Формула». Перенести входные параметры в нижнюю таблицу (Для переноса входных параметров надо выбрать нужный объект и перенести, зажав левую кнопку мыши, в нижнюю таблицу). Дальше надо написать формулу, по которой будет вычисляться нужный объект.

Дальше связываем расчет уровня с уровнем бака. Для этого надо зажать объект «расчет уровня» и перенести на объект «уровень» и «емкость -> уровень. При этом эти 3 объекта связываются.

Рисунок 2.10 - связывание 2-х объектов

Выполнив все предыдущие действия соберем мнемосхему. Для этого перейдем на вкладку «окна». И добавим нужные объекты: трубопроводы, емкость, входной насос , регулятор.

Рисунок 2.11 - редактирование объекта «мнемосхема»

Для добавления трубопровода, надо выбрать вкладку объёмные элементы и выбрать трубопровод. Для добавления бака надо выбрать элемент справа из системы объекта и добавить элемента в схему. Для добавления команд, расчет и уровня надо перенести элемент на мнемосхему. Для переноса элементов надо выбрать объект и зажав левой кнопкой по нему добавить на мнемосхему.

Для запуска проверки системы надо нажать на кнопку «Пуск» в верхнем меню.

Рисунок 2.12 -запущенная мнемосхема

Для регуляции цемента в системе я воспользуюсь регулятором. Для добавления в систему я воспользуюсь нижним левым окном. Во вкладке «управление» есть объект «регулятор». Добавляем его в систему перетаскиванием. У регулятора есть множество параметров, но нам нужны пункты «Параметр», «Задание», «Управление». Пункт «Параметр» мы связываем с «Уровнем», «Задание» с «Уставкой». Также зайдем в настройки и настраиваем показатели «К пропорц» оставляем во вкладке опрос константа тоже самое значение, во вкладке «Т интегр» выставляем коэффициент 10. В коэффициенте «T диффер» выставляем 1,25.

Рисунок 2.13 -настройка регулятора.

Для расчета входного потока на регулятор надо создать «математическую модель». Для математического расчета надо повторить те же действия, что и для расчета уровня, но значения в таблице будут другие.

Рисунок 2.14 -расчет входного потока.

После добавления расчета входного потока, у нас изменилась математическая модель уровня бака. Заменяем входной поток на расчет входного потока.

Рисунок 2.15-расчет входного потока.

Для сигнализации добавим «Аварийную лампу». Для этого в нижнем правом углу выберем «Датчики»-> «Индикатор состояния». Для вычисления в каком состояние будет лампа добавим из нижнего правого окна-> вкладки вычисления -> A> B. В свойствах системы выберем в качестве A-уровень бака, а в качестве B константу 75.

Рисунок 2.16-задание параметров работы лампы

И добавим еще одно вычисления в каком состояние будет лампа добавим из нижнего правого окна-> вкладки вычисления -> A<B. В свойствах системы выберем в качестве A-уровень бака, а в качестве B константу 20

Заключение

Цель данной курсовой работы состояла в том, чтобы разработать автоматизированную систему управления подачей цемента в силос и выгрузка из него. Цель достигнута.

Практическая значимость работы заключается в разработке автоматизированной системы управления подачей цемента в силос и выгрузка из него для предприятия. В качестве инструмента использовалась SCADA - система MasterSCADA.

Разобраны и изучены принципы построения автоматизированных систем управления, изучены основные методы работы в SCADA - системе MasterSCADA.

Список использованных источников

автоматизированная система управления

1. ГОСТ 2.105 - 95. ЕСКД. «Общие требования к текстовым документам»

2. ГОСТ 19.701-90. ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения.

3. Деменков Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП: Учеб. пособие. - М.: «МГТУ им. Н.Э. Баумана», 2014. - 328 с.

4. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие. Книга 1. - СПб: «ДЕАН», 2016. - 552 с.

5. Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / И. В. Петров; под ред. проф. В. П. Дьяконова - М.: СОЛОН-Пресс, 2014. - 256 с.

6. Л. Г. Гагарина, Д. В. Киселев, Е. Л. Федотова Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем. Форум, Инфра-М.,2014

7. Портал КИП и Автоматика [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://kipexpert.ru/home/116-scada-sistemi/392-scada-sistemy-obzor-scada-sistem.html Дата обращения: 25.10.2020

8. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. [Электронный ресурс]. URL: http://www.cta.ru/cms/f/374303.pdf (дата обращения 25.10.2020)

9. MASTERSCADA 3.X [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://insat.ru/products/?category=1535 (дата обращения 25.10.2020)

10. MasterSCADA. Основы проектирования. Методическое пособие., Москва 2016. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://insat.ru/ (дата обращения 25.10.2020)

Размещено на Allbest.ru