Разработка информационно-управляющей системы автоматизации теплообменника М

Раздел 2 Андрей переделанный АТТУиК с рамкой.doc

2 Разработка схемы структурной системы автоматизации
1 Требования к информационно-управляющей системе автоматизации технологической установки. Обеспечение местного и ручного управления
Современный уровень производства в промышленности требует создания гораздо более совершенных систем управления чем локальные системы автоматизации. Внедрение компьютерных технологий в управление производственными процессами позволяет поднять уровень автоматизации на качественно новую ступень. Можно выделить следующие преимущества применения промышленных информационно-управляющих вычислительных систем:
) полная автоматизация опроса и регистрация измеряемых параметров;
) программная и аппаратная совместимость с персональными компьютерами;
) обеспечение высокой надёжности работы в экстремальных ситуациях;
) высокая скорость опроса каналов;
) высокая достоверность и точность обработки результатов измерений;
) непрерывный контроль за ходом процесса на экране монитора и регистрация измерительной информации в форме удобной для дальнейшей обработки по сложным алгоритмам;
) архивирование результатов.
Систему управления технологическими процессами следует строить рассчитывая на непосредственное участие оператора в их функционировании. Это оправдано рядом причин.
Во-первых не удаётся исключить опыт и интуицию человека которые во многих случаях оказывается невозможным формализовать и запрограммировать. Поэтому необходимо предусмотреть возможность вмешательства оператора в нетиповых ситуациях. Во-вторых вмешательство оператора позволяет избежать простоев обусловленных недостаточной надёжностью технических средств АСУ ТП так как ущерб от прекращения работы агрегата из-за неисправности АСУ ТП может превысить выгоду получаемую за период исправной работы АСУ ТП. В-третьих иногда оказывается сложным автоматизировать на которые операции по сбору информации и передаче её на объект управления.
2 Определения количества датчиков кнопочных постов управления исполнительных механизмов с указанием видов сигналов составление таблицы средств автоматизации
На построенной функциональной схеме технологической установки производим подсчет используемых датчиков (элементов контроля) кнопочных постов управления(командных элементов) исполнительных механизмов и занесем их в таблицу 2.1 средств автоматизации.
Таблица 2.1 – Средства автоматизации
Позиционное обозначение
Буквенное обозначение
Датчик расхода горячей воды
Датчик контроля скорости двигателя М
Датчик контроля давления в трубопроводе горячей воды
Концевой выключатель положения отсечного клапана
-6 закрытое состояние
-6 открытое состояние
-1 закрытое состояние
-1 открытое состояние
Кнопочный пост управления двигателя М
Кнопочный пост управления клапана отсечного 3-6
Кнопочный пост управления клапана отсечного 4-1
Продолжение таблицы 2.1
Исполнительные элементы
Частотный преобразователь
P=55кВт U=380В I=106А n=740обрмин.
3 Выбор структуры информационно-управляющей системы автоматизации с указанием выполняемых функций на каждом уровне
АСУ ТП строятся по иерархическому принципу. На верхнем уровне иерархии используют ЭВМ на которые возлагается реализация задач требующих работы с большими массивами данных задач сопряжённых со значительными объёмами вычислений и задач связанных с формулированием и выдачей оператору информации в виде различных протоколов изображений и сообщений на экране дисплеев данных на цифровое табло с получением информации от вышестоящих ЭВМ и от ЭВМ агрегатов смежных в технологическом потоке а также с выдачей им информации. На среднем уровне иерархии решают задачи управления и регулирования базируясь на использовании мини-ЭВМ микро-ЭВМ программируемых контроллеров и стандартных контрольно-измерительных приборов. При этом программируемые средства управления всё более вытесняют традиционные аппаратные решения – локальные системы автоматизации. На нижнем уровне иерархии оказываются силовые электроприводы и исполнительные механизмы. Такая структура существенно повышает надёжность функционирования АСУ ТП в целом так как на среднем уровне используются программируемые средства не имеющие малонадёжных устройств печати и при этом с более высоким числом часов наработки на отказ для электронной части. Тогда даже при выходе из строя ЭВМ верхнего уровня иерархии АСУ ТП продолжает функционировать хотя и с усечёнными возможностями.
Для обеспечения требуемого уровня автоматизации рассматриваемой системы необходимо применение трёхуровневой системы супервизорного управления с использованием локального микропроцессорного контроллера (Micro-PC) и компьютера промышленного исполнения (РС). Преимущества микропроцессорной цифровой автоматической системы по сравнению с централизованной системой непосредственного цифрового управления обусловлены функциональной и пространственной децентрализацией. Функциональная децентрализация в результате распределения задач по отдельным Micro-РС позволяет обеспечить практически любую надёжность путём резервирования. Пространственная децентрализация за счёт максимального приближения регулирующих и управляющих устройств к технологическому процессу приводит к резкому сокращению затрат на кабельные линии связи.
Верхний уровень реализован на компьютере промышленного исполнения и периферийных устройствах ввода – вывода. На компьютер возложены не только функции задания параметров и протоколирования но и функции контроля и управления процессором прогнозирования и корректировки хода процесса принятия решения в аварийных ситуациях.
Средний уровень реализован с помощью микропроцессорного контроллера Micro-РС обеспечивающего регулирование технологических переменных программно-логическое управление а также сигнализацию и блокировку.
На нижнем уровне расположены модули устройства связи с объектом первичные датчики и исполнительные механизмы.
Особенностью предлагаемой структуры управления является взаимозаменяемость верхнего и среднего уровней управления при выходе из строя одного из них. В случае отказа компьютера можно завершить процесс с помощью микропроцессорного контроллера и пульта дистанционного управления либо довести его до состояния при котором возможен ремонт а в случае сбоев на среднем уровне компьютер может самостоятельно управлять процессом.
Автоматизированный технологический комплекс связан в общее информационное пространство с ЭВМ более высокого уровня по средствам интерфейсов связи.
На рисунке 2.1 изображена структурная схема АСУ ТП.
Обозначения элементов на структурной схеме соответствуют обозначениям таблицы 2.1 средств автоматизации.
Доработанная структурная схема АСУ ТП приведена в графической части курсового проекта АСРТ 962.00.00.000 Д1.
Рисунок 1.1 – Структурная схема АСУ ТП

Министерство образования Республики Беларусь.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Электропривод и АПУ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Автоматизация типовых технологических установок и комплексов»
РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕПЛООБМЕННИКА М
АСРТ 962.00.00.000 ПЗ
Руководитель проекта

Алгоритм работы теплообменника.dwg

Технологическая установка - теплообменник
Модуль аналогового ввода
Модуль дискретного ввода
Загрузка и настройка системы. Запуск систем. Сбор информации
контроль технологических переменных и состояния исполнительных механизмов
сигнализация. Отображение информации
протоколирование. Организация алгоритмов оптимального управления.
Представление в цифровом виде измеряемых параметров. Реализация алгоритмов управления исполнительными устройствами (програмно-логическое управление
блокировка). Организация звуковой сигнализации. Регулирование технологических переменных.
Микропроцессорный контроллер (Micro PC)
Модуль дискретного вывода
Модуль аналогового вывода
Измерение и контроль состояния
Частотный преобразо- ватель и двигатель
Командные устройства
Исполнительные устройства
Конечные выключатели
Давление P>Po? 3-5 PE=1?
Снять напряжение с 3-1 NY
Клапан 4-1 закрыт? 4-3 GS=1?
Подпрограмма отключения установки
Клапан 3-6 закрыт? 3-8 GS=1?
Подача напряжения на 3-1 NY питания 3-3 M.
Сигнализация "Установка неисправна
CPU Intel StrongArm 206 МГц
PC Intel Pentium III
Модуль аналогового ввода
Компьютер (PC) IPPC 9150 Intel Pentium III 850 МГц
Микропроцессорный контроллер (Micro PC) ADAM-6501 Intel XScale 400 МГц
начать отсчет времени t1
Клапан 3-6 открыт? 3-9 GS=1?
Подпрограмма пуска двигателя
Схема структурная системы автоматизации
алгоритм управления технологической установки.
АСРТ 962.00.00.000 Д1
ГУ ВПО "Белорусско-Российский университет" гр.АЭПЗ-101
Рисунок 1 - Алгоритм управления технологической установки
Подключение установки к эл. сети
Началось вращение? 3-4 SE=1?
Регулирование температуры
Клапан 4-1 открыт? 4-4 GS=1?
Снять напряжение с 3-3 М
Выходное управ.возд. Uk на 3-1 NY
Рисунок 2 - Схема структурная системы автоматизации.
Схема структурная каскадной АСР. Динамическая характеристика основной технологической переменной каскадной АСР. Схема функциональная каскадной АСР. Рекуррентные алгоритмы. Графический интерфейс.
АСРТ 962.00.00.000 Д2
Рисунок 1 - Схема структурная каскадной АСР.
Рисунок 2 - Схема структурная каскадной АСР.
Пульт дистанционного управления
Общее количество каналов
CPU Intel Pentium III
Рисунок 3 - Схема функциональная каскадной АСР.
Управляющее воздействие формируемое регулятором температуры R:
Управляющее воздействие формируемое регулятором расхода горячей воды R1:
Рисунок 4 - Рекуррентные алгоритмы.
Рисунок 5 - Графический интерфейс.

Приложение А исправленное без рамки как и нужно.doc

Приложение А. Технические характеристики комплекса программно-технических средств автоматизации
А1. Датчик температуры 1-1 TE фирмы Siemens представлен на рисунке А1.
Рисунок А1 – Датчик температуры
А2. Датчик скорости 3-4 SE производитель Baumer Hbner GmbH – Аналоговый тахогенератор GMP 10 рисунок А2.
Рисунок А2 – Аналоговый тахогенератор GMP 10
Датчик расхода горячей воды 2-1 FE (производитель SMC(Италия)) типа PF2W511 представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 – Датчик расхода горячей воды типа PF2W511
Датчик давления 3-5 PE фирмы Siemens SITRANS P серии Z рисунок 4.
Рисунок 4 – Датчик давления SITRANS P серии Z
Промышленный источник питания ACE-540A (производства компании ICP Electronics Inc) рисунок 5.
Рисунок 5 – Промышленный источник питания ACE-540A
Асинхронный электродвигатель 3-3 М (производитель РУП «Могилёвский завод «Электродвигатель») типа АИР280S8 рисунок 6.
Рисунок 5 – Асинхронный электродвигатель АИР280S8
Частотный преобразователь 3-1 NY (фирмы Siemens) MICROMASTER 430 представлен на рисунке 6 а его технические характеристики на рисунке 7.
Рисунок 6 – Частотный преобразователь MICROMASTER 430
Рисунок 7 – Технические характеристики частотного преобразователя MICROMASTER 430
Клапан отсечной 3-6 и 4-1 (производитель ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG Германия) ARI-STEVI 405 рисунок 8.
Рисунок 8 – Клапан отсечной ARI-STEVI 405
Исполнительный электропривод клапана отсечного 3-6 и 4-1 (производитель ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG Германия) ARI-PREMIO рисунок 9.
Рисунок 9 – Исполнительный электропривод ARI-PREMIO
Кнопочный пост 3-2 HS (производитель Электро-Cвит ООО) типа ST22K202 рисунок 10.
Рисунок 10 – Кнопочный пост типа ST22K202
Кнопочный пост 3-7 HS и 4-2 HS (производитель Электро-Cвит ООО) в количестве двух штук типа ST22K302 рисунок 11.
Рисунок 11 – Кнопочный пост типа ST22K302
Концевой выключатель 3-8 GS 3-9 GS 4-3 GS и 4-4 GS (производитель LOVATO Electric) KP L2 S11 рисунок 12.
Рисунок 12 – Концевой выключатель KP L2 S11
Программируемый коммуникационный контроллер со встроенной ОС Windows CE .NET ADAM-6501 (производитель фирма Advantech) рисунок 13.
Рисунок 13 – Программируемый коммуникационный контролер ADAM-6501
ADAM-6018. Модуль аналогового ввода для подключения термопар (производитель фирма Advantech) рисунок 14.
Рисунок 14 – Модуль аналогового ввода для подключения термопар ADAM-6018
ADAM-6024. Универсальный модуль ввода-вывода (производитель фирма Advantech) рисунок 15.
Рисунок 15 – Универсальный модуль ввода-вывода ADAM-6024
ADAM-6052. Модуль дискретного ввода-вывода с мощными выходами (производитель фирма Advantech) рисунок 16.
Рисунок 16 – Модуль дискретного ввода-вывода с мощными выходами ADAM-6052
Панельный промышленный компьютер IPPC 9150 (производитель фирма Advantech) рисунок 17.
Рисунок 17 – Панельный промышленный компьютер IPPC 9150
Клавиатуру PCA-6302 (производитель фирма Advantech) рисунок 18.
Рисунок 18 – Клавиатуру PCA-6302
Источник бесперебойного питания семейства Back-UPS Pro ВР420SI (производитель Schneider Electric) рисунок 19.
Рисунок 19 – Источник бесперебойного питания семейства Back-UPS Pro ВР420SI
Принтер лазерный HP LaserJet1010 (производитель HP) рисунок 20.
Рисунок 20 – Принтер лазерный HP LaserJet1010
Шкаф серии PROLINE артикул PRL12U45 (производитель Estap) рисунок 21.
Рисунок 21 – Шкаф серии PROLINE артикул PRL12U45

Приложение В Маткад.doc

Приложение В. Пример расчетов с помощью прикладного пакета MathCAD
Пример расчетов синтеза каскадной автоматической системы.

Раздел 6 Андрей, Заключение и Литература Разработка ТРЕЙС МОУД с рамкой.doc

6 Разработка графического интерфейса регулирования основной технологической переменной в SCADA-системе TRACE MODE
Выбираем программное обеспечение SCADA – системы TRACE MODE. TRACE MODE состоит из инструментальной системы и исполнительных (run-time) модулей. При помощи инструментальной системы осуществляется разработка АСУ. Исполнительные модули служат для запуска в реальном времени проектов разработанных в инструментальной системе TRACE MODE.
Разработка графического интерфейса для операторских станций осуществляется в редакторе представления данных. В него загружается структура проекта созданная в редакторе базы каналов.
Выбрав требуемый узел проекта можно редактировать его графическую базу. Эта база включает в себя все графические фрагменты которые выводятся на монитор данной операторской станции.
Первым этапом нужно создать узлы проекта. Были созданы PC-контроллер и операторская станция (АРМ). Затем перешли к авто-построению базы каналов контроллера. Подключили каналы аналогового и дискретного вводавывода контроллера.
Нужно чтобы линии связи по которым будет осуществляться обмен данными (локальная сеть последовательный интерфейс или коммутируемые телефонные линии) поддерживались всеми связанными узлами. Для этого перейдем к авто-построению базы каналов для обмена данными с другими узлами проекта. Обмен данными осуществляется по последовательному интерфейсу по протоколу ModBus.
Последовательно была создана FBD-программа реализующая PI-регулятор. В этой программе вычисляется рассогласование параметра и задания формируются величины управляющего воздействия по PID-закону и ограничение этой величины заданными границами.
FBD-программа PID регулятора подключена к каналам узла контроллера.
В редакторе представления данных произведена разработка графического интерфейса для данного проекта. Для создания и редактирования графических экранов необходимо сначала загрузить структуру проекта и загрузить или создать графическую базу любого узла присутствующего в проекте.
Разработка графического интерфейса заключается в размещении на экранах графической базы статических элементов рисования и динамических форм отображения. Графические элементы выбираются с помощью соответствующих инструментальных панелей. При этом на экран выводится диалог настройки их атрибутов (цвет фона привязка к каналам и пр.).
Для проверки функционирования размещенных на экранах форм отображения следует перейти в режим эмуляции.
Разработанный графический интерфейс автоматизированной системы теплообменника М представлен на рисунке 6.1 а также в графической части курсового проекта АСРТ 962.00.00.000 Д2.
Рисунок 6.1 – Графический интерфейс автоматизированной системы
В результате курсового проекта была проведена разработка информационно-управляющей системы автоматизации теплообменника М. Разработанная система позволяет вести автоматическое управление технологическим процессом с помощью микропроцессорного управления. Система позволяет использовать относительно недорогой персональный компьютер и его периферийные устройства для создания комплексной автоматизированной системы управления несколькими различными технологическими процессами объединёнными месторасположением.
На экране монитора при соответствующем программном обеспечении можно наблюдать все стадии технологического процесса следить за изменением всех параметров системы делать необходимые поправки и исключать аварийные ситуации. Правильное программирование таких систем делает производство исключающим присутствие в нем человека что экономически выгодно с точки зрения предприятия получающего прибыль.
Автоматизация типовых технологических установок и комплексов. Методические указания и задания к курсовой работе. Составители: канд.тех.наук доц. Л.Г.Черная ст. преподаватель М.П. Слука. Могилев 2012. 31 ст.
Автоматизация типовых технологических установок и комплексов. Методическое пособие по курсовому проектированию и для проведения практических занятий. Часть 1. Уровень автоматизации технологических установок. Структурная и функциональная схема АСУ ТП. Составители: канд.тех.наук доц. Черная Л.Г. канд. техн. наук доц. Леневский Г.С. канд. техн. наук доц. Слука М.П. ст. преподаватель Янкович А.В.. Могилев 2010. 48 ст.
Автоматизация типовых технологических установок и комплексов. Методические указания к лабораторным работам. Составители: канд.тех.наук доц. Л.Г.Черная ст. преподаватель М.П. Слука. Могилев 2011. 47 ст.
Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессамиПод ред. В.И.Круповиа Ю.Г.Барыбина М.Л.Самовера. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоиздат 1982. – 416 с. ил.
БеловМ.П. Автоматизированный электропривод типовых производствен-ных механизмов и технологических комплексов : учебник для вузов М. П. Белов В. А. Новиков Л. Н. Рассудов. – М. : Академия 2004. – 576 с.
Рачков М. Ю. Технические средства автоматизации : учебник для вузов М. Ю. Рачков. – 2-е изд. стер. – М. : МГИУ 2009. – 185 с.
Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов: учеб. пособие для вузов Л. И. Волчкевич. – 2-е изд. стер. – М. : Машиностроение 2007. – 380 с.

Введение по АТТУиК.doc

Характеристика технологической установки как объекта
1 Назначение и принцип работы технологической установки
2 Определение переменных подлежащих контролю
регулированию сигнализации блокировке с учетом контроля
состояния исполнительных механизмов
3 Разработка алгоритма управления технологической установки
Разработка схемы структурной системы автоматизации
1 Требования к информационно-управляющей системе
автоматизации технологической установки. Обеспечение местного и
2 Определения количества датчиков кнопочных постов
управления исполнительных механизмов с указанием видов сигналов
составление таблицы средств автоматизации
3 Выбор структуры информационно-управляющей системы
автоматизации с указанием выполняемых функций на каждом уровне
Структурно-параметрический синтез каскадной автоматической
системы регулирования основной технологической переменной
1 Составление схемы структурной каскадной АСР схема
функциональная каскадной АСР реализованной на базе
микропроцессорной техники и ЭВМ
2 Определение оптимальных настроек непрерывных
регуляторов цифровых регуляторов рекуррентные алгоритмы
3 Определение динамической характеристики основной
технологической переменной
Выбор комплекта программно-технических средств
автоматизации информационно-управляющей системы
1 Выбор и обоснование контрольно-измерительных приборов
описание принципа действия технических характеристик
2 Выбор и обоснование исполнительных механизмов средств
контроля их состояния описание технических характеристик
3 Выбор и обоснование контроллера модулей ввода вывода
4 Выбор и обоснование компьютера
5 Выбор и обоснование программного обеспечения интерфейса
6 Разработка спецификации средств автоматизации
Разработка блок-схемы системы противоаварийной
автоматической защиты (ПАЗ) и автоматической сигнализации
(АС) определение их уставок
Разработка графического интерфейса регулирования основной
технологической переменной в SCADA-системе TRACE MODE
Приложение А Технические характеристики комплекса
программно-технических средств автоматизации
Приложение Б Спецификация средств автоматизации
Приложение В Пример расчетов с помощью прикладного пакета
Проектная документация
АСРТ 962.00.00.000 Д1
Схема структурная системы автоматизации алгоритм управления технологической установки.
АСРТ 962.00.00.000 Д2
Схема структурная каскадной АСР. Динамическая характеристика основной технологической переменной каскадной АСР. Схема функциональная каскадной АСР. Рекуррентные алгоритмы. Графический интерфейс.
Данный курсовой проект по курсу « АТТУ и К » выполнен студентом группы АЭПЗ-101 Рыжковым А.А.. Руководителем курсового проекта является доцент кафедры “Электропривод и АПУ“ Черная Л.Г. Согласно варианту задания темой курсового проекта является “Разработка информационно-управляющей системы автоматизации Теплообменника”.
В качестве основного направления автоматизации установки было выбрано применение в проектируемой системе программируемого микроконтроллера который выполняет все функции управления и в случае возникновения аварийных ситуаций осуществляет также управление аппаратами блокировки и сигнализации. Элементом управления высшего уровня является ЭВМ (специализированная рабочая станция) которая осуществляет контроль и централизованное управление всем комплексом применяемого оборудования а также позволяет объединять всё оборудование предприятия в единую сеть и управлять этим оборудованием.
Das vorliegende Jahresprojekt im Lehrfach “ATTA und K” wurde vom Studenten der Studiengruppe 101 Ryzkow A.A. geschrieben. Die Leiterin des Jahresprojektes ist die Dozentin der Fakultt “ElektrischerAntrieb und Automatisierung der Betriebsanlage” Tschernaja L.G. Entsprechend der Variante der Aufgabe ist das Thema des Jahresprojekts “Die Entwicklung des Informationssteuerungssystems der Automatisierung des Wrmeaustausches”.
Als die Hauptrichtung der Automatisierung der Anlage wurde die Anwendung im projektierten System vom programmierbaren Mikrokontroller gewhlt der alle Steuerfunktionen erfllt und in den Notfallsituationen auch die Blockanlage und die Signalisation steuert. Ein Steuerungselement der hchsten Niveau ist Computer (eine spezialisierte Werkstation) die die Kontrolle und eine zentralisierte Steuerung von der verwendeten Gesamtbetriebsanlage realisiert und die Verbindung der ganzen Betriebsanlage ins Einheitsnetz und die Steuerung dieser Anlage ermglicht.
Электропривод является неотъемлемой частью многих агрегатов и комплексов используемых в различных отраслях народного хозяйства науки и техники. Наряду с тенденцией автоматизации технологических и производственных процессов на базе вычислительной техники современный электропривод стал наиболее распространённой разновидностью систем автоматического управления техническими объектами. В настоящее время техника развивается такими быстрыми темпами что каждый год появляются много новых приборов и датчиков которые могут помочь человеку в обслуживании технологических процессов. Такие темпы развития приводят к тому что электрооборудование быстро морально стареет и требует модернизации.
Поэтому целью данного курсового проекта является повышение уровня автоматизации процесса подогревания продукта в теплообменнике путем применения современных средств автоматизации технологического процесса (микропроцессорные программируемые контроллеры промышленные компьютеры устройства удаленного сбора и передачи информации и д.р.).

Раздел 3 переделанный Структурно-параметрический синтез каскадной системы регулирования с рамкой.doc

3 Структурно-параметрический синтез каскадной автоматической системы регулирования основной технологической переменной
1 Составление схемы структурной каскадной АСР схема функциональная каскадной АСР реализованной на базе микропроцессорной техники и ЭВМ
Каскадные автоматические системы регулирования применяют для автоматизации технологических объектов управления если существует вспомогательная технологическая переменная однозначно связанная с основным выходом объекта.
В этом случае в систему каскадного регулирования представленную на рисунке 3.1 включают два регулятора: основной (внешний) регулятор TC(s) служащий для стабилизации основной технологической переменной – температуры T(s) вспомогательный (внутренний) регулятор FC(s) осуществляющий регулирование вспомогательной технологической переменной – расхода F(s). Заданием Fd(s) для вспомогательного регулятора служит выходной сигнал основного регулятора уровня.
Рисунок 3.1 – Структурная схема каскадной автоматической системы регулирования
Td(s)=84(±2)C – сигнал задания основной технологической переменной (температуры);
Fd(s) – сигнал задания вспомогательной технологической переменной (расход горячей воды);
T(s) – текущее значения температуры;
F(s) - текущее значения расхода;
F(s) – управляющий сигнал на регулятор расхода;
T(s) – управляющий сигнал на регулятор температуры;
(s) – управляющий сигнал на объект управления (теплообменник);
– регулятор расхода ;
– регулятор температуры .
Функциональная схема каскадной автоматической системы регулирования температуры продукта на выходе печи представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Функциональная схема автоматизации каскадной автоматической системы регулирования температуры продукта на выходе теплообменника
Регулятор температуры 1-3 корректирует задание регулятору расхода 2-3. Регулирование температуры на выходе из теплообменника Твых осуществляется изменением расхода горячей воды с помощью изменения частоты вращения двигателя насоса М 3-3 на который подается питающее напряжение с преобразователя частоты 3-1 и соответственно на который подается управляющее воздействие с внутреннего регулятора расхода. Сигналы текущих значений температуры Твых и расхода горячей воды снимаются с помощью датчика температуры 1-1 и датчика расхода горячей воды 2-1. сигнал управляющего воздействия формируется по сигналу рассогласования текущего значения технологической переменной от его заданного значения в соответствии с законом регулирования.
2 Определение оптимальных настроек непрерывных регуляторов цифровых регуляторов рекуррентные алгоритмы
– время запаздывания коэффициент усиления и постоянная времени технологического объекта управления с передаточной функцией :
– степень колебательности;
– оптимальные настройки внутреннего вспомогательного ПИ-регулятора с передаточной функцией получены по таблице 2 для апериодического переходного процесса.
Для определения оптимальных настроек основного ПИ – регулятора с передаточной функцией воспользуемся выражением для передаточной функции эквивалентного объекта управления:
Определение оптимальных настроек и проведем по методу РАФЧХ.
РАФЧХ эквивалентного объекта управления определяем заменив в передаточной функции :
где – модуль и аргумент числителя и знаменателя РАФЧХ эквивалентного объекта управления;
– модуль и аргумент РАФЧХ эквивалентного объекта управления;
– действительная и мнимая части РАФЧХ эквивалентного объекта управления.
Для определения РАФЧХ эквивалентного объекта управления найдем РАФЧХ
где – действительная и мнимая части РАФЧХ технологического объекта управления; – модуль и аргумент РАФЧХ технологического объекта управления.
Определим РАФЧХ внутреннего вспомогательного регулятора с передаточной функцией (s):
где – действительная и мнимая части РАФЧХ внутреннего вспомогательного регулятора;
– модуль и аргумент РАФЧХ внутреннего вспомогательного регулятора.
Определим РАФЧХ технологического объекта управления внутреннего вспомогательного контура регулирования технологической переменной FC с передаточной функцией W01(s):
где – действительная и мнимая части РАФЧХ технологического объекта управления W01(s) внутреннего вспомогательного контура регулирования технологической переменной R1(s);
– модуль и аргумент РАФЧХ технологического объекта управления W01(s) внутреннего вспомогательного контура регулирования технологической переменной R1(s).
Определим числитель РАФЧХ эквивалентного объекта управления в показательной форме записи:
Определим знаменатель РАФЧХ эквивалентного объекта управления предварительно рассчитав промежуточные переменные:
Тогда действительная и мнимая части знаменателя РАФЧХ эквивалентного объекта управления соответственно равны:
Получим модуль и аргумент знаменателя РАФЧХ эквивалентного объекта управления соответственно:
Модуль и аргумент РАФЧХ эквивалентного объекта управления соответственно равны:
Действительная и мнимая части РАФЧХ эквивалентного объекта управления соответственно равны:
Для получения инверсных значений используем формулы:
Настройки основного регулятора рассчитываем по формулам:
Задавшись значениями строим график линии равного значения степени колебательности при этом:
Изменяя значения при заданном значении строим по таблице 3.1 расчетных значений график равного значения степени колебательности (рисунок 3.3).
Все расчеты выполняются с помощью прикладного пакета MathCAD. Пример расчетов приведен в приложении В.
Таблица 3.1 – Расчетные значения
Рисунок 3.3 – График равного значения степени колебательности m
Из рисунка 3.3 видно что точка оптимальных параметров настойки регулятора находиться чуть правее максимума графика равного значения степени колебательности и соответствуют значениям:
Таким образом передаточные функции регуляторов выглядят следующим образом:
Цифровой регулятор формирует управляющее воздействие на каждом шаге регулирования с помощью рекуррентных алгоритмов:
где – управляющее воздействие на предыдущим шаге регулирования;
– отклонение регулируемой переменной от заданного значения на данном шаге регулирования предыдущем шаге регулирования;
– настройки цифрового регулятора.
Управляющее воздействие формируемое регулятором температуры R:
Управляющее воздействие формируемое регулятором расхода горячей воды R1:
3 Определение динамической характеристики основной технологической переменной
На рисунке 3.4 представлена математическая модель для исследования динамической характеристики основной технологической переменной T(t) в среде MATLAB.
Рисунок 3.4 – Математическая модель для исследования динамической характеристики Т(t)
На рисунке 3.5 показан график переходного процесса с данными настройками.
Рисунок 3.5 – График переходного процесса температуры на выходе теплообменника
Показатели качества регулирования.
При определении перерегулирования будем использовать формулу:
где – установившееся значение управляемой величины после завершения переходного процесса;
– максимальное значение управляемой величины.
Время регулирования определяется как время протекающее от момента приложения на вход единичного скачка до момента после которого имеет место неравенство:
где – заданная малая постоянная величина представляющая собой обычно допустимую ошибку 5 % от величины сигнала на выходе равная 42.
Исходя из этого время регулирования:

Приложение Б. Спецификация Средств автоматизации два листа А4.dwg

Приложение Б. Средства автоматизации. Спецификация.
ГУ ВПО "Белорусско-Российский университет" гр.АЭПЗ-102
Наименование и техническая характеристика
Термоэлектрический преобразователь
Датчик расхода горячей воды
производитель SMC(Италия)
Частотный преобразователь
Кнопочный пост с кнопками СТАРТ-
Электродвигатель М насоса
производитель завод «Электродвигатель»
Аналоговый тахогенератор
производитель Baumer Hubner GmbH
ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG
Кнопочный пост с кнопками СТАРТ1-
Концевой выключатель рычажной
регулируемый с роликом
Программируемый коммуникационный
контроллер со встроенной ОС
Модуль аналогового ввода для
подключения термопар
Универсальный модуль ввода-вывода
Модуль дискретного ввода-вывода
Модульный мультимедийный
панельный промышленный компьютер

Лист на папку Курсовая работа.doc

Курсовая работа № 1
Дисциплина: Автоматизация типовых технологических установок и комплексов
Группа АЭПЗ-101. Факультет: заочный. Курс: 6
Номер зачетной книжки № 101962
Ф.И.О. Рыжков Андрей Александрович
Адрес: Могилевская обл. Кричевский р-н д. Сокольничи
ул. Центральная д. 38 индекс 213501
Преподаватель: Черная Л.Г.
Государственное учреждение высшего профессионального образования
Белорусско-Российский университет
Почтовый адрес: пр. Мира 43 212000 г. Могилев Республика Беларусь.
Тел: (+375 222) 26-61-00 факс: 22-58-21 E-mail: brubru.mogilev.by

Раздел 5 Андрей ПАЗ и АС с рамкой.doc

5 Разработка блок-схемы системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) и автоматической сигнализации (АС) определение их уставок
Для оценки точности каналов управления и защиты необходимо вычислить погрешность канала измерения:
n – общее число элементов.
Для канала измерения температуры вещества:
- погрешность модуля аналогового ввода - 005%;
- погрешность преобразователя – 005%;
- погрешность датчика температуры – 00025%.
Отклонение от заданного значения определяется по формуле:
где N – диапазон шкалы 1250С.
Расчет уставок ведется следующим образом:
Таким образом заданная граница срабатывания АС по минимальной температуре 80 С . АС должна сработать при величине большей границы АС на величину абсолютной ошибки канала измерения. Принимаем уставку АС по уровню 81 С.
Заданная граница срабатывания ПАЗ по минимальной температуре 78С. Принимаем уставку ПАЗ по минимальной температуре 79 С.
Блок-схема системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) и автоматической сигнализации (АС) приведена на рисунке 5.1. В данной блок-схеме задействованы – датчик температуры TE 1-1 для измерения действующего значения температуры. Датчик скорости SE 3-4 для контроля вращения двигателя 3-3 М. отсечные клапаны 3-6 и 4-1 которые в свою очередь отсекают подачу горячей воды и выходного продукта. Концевые выключатели GS 3-8 и GS 4-3 контролируют закрытое состояние отсечных клапанов 3-6 и 4-1.
Рисунок 5.1 – Блок-схема системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) и автоматической сигнализации (АС).

Раздел 4 Андрей переделанный АТТУиК с рамкой.doc

4 Выбор комплекта программно-технических средств автоматизации информационно-управляющей системы
1 Выбор и обоснование контрольно-измерительных приборов описание принципа действия технических характеристик
При выборе комплекса технических средств автоматизации необходимо учитывать их стоимость производительность и надежность.
1.1 Выбор датчика температуры 1-1 TE (Приложение А ст.45 ).
Для измерения температуры продукта на выходе теплообменника выбираем датчик температуры – термоэлектрический преобразователь фирмы Siemens прямая термопара по DIN 43 733 с соединительной головкой со следующими техническими характеристиками:
- диапазон измеряемых температур от 0 до 1250°С;
- защитная трубка из высококачественной стали;
- соединительная головка: форма А по DIN 43 729 кабельный ввод Pg 16;
- степень защиты IP54.
1.2 Выбор датчика расхода горячей воды 2-1 FE (Приложение А ст.46).
Для измерения расхода горячей воды выбираем датчик расхода горячей воды типа PF2W511 (производитель SMC(Италия)) со следующими техническими характеристиками:
- измеряет моментальный и накопленный расходы;
- 2 дискретных (PNPNPN) выхода (при использовании контроллера PF2W300);
- аналоговый выход (1 ~ 5 В либо 4 ~ 20 мА);
- перенастраиваемые режимы включения-выключения выходного сигнала (окно либо гистерезис);
- исполнение для горячей воды до 90°С (по запросу);
- напряжение питания 12 ~ 24 V DC (колебания напряжения ± 10%);
- потребление тока 20мА;
- степень защиты IP65.
1.3 Выбор датчика скорости 3-4 SE (Приложение А ст.45).
Для измерения скорости вращения двигателей выбираем датчик скорости –
аналоговый тахогенератор типа GMP 10 производитель Baumer Hbner GmbH. Тахогенераторы позволяют измерять скорость и направление вращения посредством сигнала выходного напряжения. Величина этого напряжения пропорциональна скорости вращения вала. Тахогенераторы Baumer Hubner имеют следующие характеристики: прочный корпус из легкого сплава высокая точность сигнала и долгий срок службы благодаря запатентованной технологии LongLife измерение скорости и направления вращения в реальном времени высокая точность измерений при малых оборотах дополнительный источник питания не требуется. Его основные технические характеристики следующие:
- напряжение – 40 - 175 (мВмин-1);
- масса – около 45 кг;
- момент инерции – 45 кг*см2;
- класс защиты – IP 55.
1.4 Выбор датчика давления 3-5 PE (Приложение А ст.47).
Для измерения давления в трубопроводе горячей воды нагнетаемой насосом выбираем датчик давления SITRANS P серии Z фирмы Siemens. Датчики этой серии могут быть использованы для решения задач не требующих высокой точности измерения а также перестройки диапазона измерения в процессе эксплуатации. Они предназначены для измерения относительного и абсолютного давления газов жидкостей и пара в энергетической и машиностроительной индустрии системах водоснабжения и т. п. Датчик состоит из тонкоплёночной измерительной ячейки с керамической мембраной и электронной схемы которые встроены в корпус из нержавеющей стали. Наружная монтажная резьба — G12A внутренняя — G18A. Электрическое подсоединение осуществляется через угловое штепсельное соединение типа А в соответствии с DIN 43650 имеющее кабельный сальник Pg9.
Технические характеристики:
– диапазон измерения: от 0 до 400 атм;
– выходной сигнал: 4_20 мА;
– напряжение питания: от 10 до 36 В пост. тока;
– максимальная погрешность измерения: не более 025% от полной шкалы;
– диапазон рабочих температур: –25 +85°С;
– температура хранения: –50 +100°С;
– температура контролируемой среды: –30 +120°С;
– материал измерительного элемента: A
– материал измерительной камеры: нержавеющая сталь;
– масса: около 025 кг;
– степень защиты корпуса IP65.
В эксплуатации преобразователи не требуют технического обслуживания кроме периодической проверки нуля диапазона.
1.5 Выбор источника для питания датчиков (Приложение А ст.48).
Для питания датчиков выбираем промышленный источник питания ACE-540A (производства компании ICP Electronics Inc) который имеет следующие технические характеристики:
- выходная мощность: 48 Вт;
- выходные напряжения: +24 В;
- максимальная нагрузка 2 А;
- номинальная нагрузка 1.7 А;
- входное переменное напряжение 85 264 В частота 47 62 Гц и ток 0.6 А;
- тип преобразования - AC-DC импульсное;
- выходные характеристики:
- пульсации и шумы 240 мВ;
- стабильность от входа -1 +1 %;
- стабильность от выхода -1 +1 %.
2 Выбор и обоснование исполнительных механизмов средств контроля их состояния описание технических характеристик
2.1 Выбор асинхронного электродвигателя 3-3 М (Приложение А ст.49).
Выбираем асинхронный электродвигатель для привода насоса АИР280S8 (производитель РУП «Могилёвский завод «Электродвигатель») со следующими техническими характеристиками:
- мощностью P=55кВт;
- частота вращения n=740обрмин;
- ток при напряжении 380В – 106А;
- коэффициент мощности – 085;
- степень защиты - IP54.
2.2 Выбор частотного преобразователя 3-1 NY (Приложение А ст.49-50).
Для регулирования скорости вращения двигателя и поддержания её с заданной точностью в ходе технологического процесса выбираем частотный преобразователь MICROMASTER 430 (фирмы Siemens) со следующими техническими характеристиками:
- выходная мощность - 55кВт;
- выходная частота - 0 Гц 650 Гц;
- сетевое напряжение и 3 AC 380 В 480 B ± 10 %;
- законы управления линейная зависимость квадратичная Uf зависимость; программируемая зависимость прямое управления потоком (FCC); имеет режим энергосбережения контроль нагрузки (определение "сухого хода" насоса) каскадный запуск двигателя;
- цифровые входы - 6 параметрируемые потенциально развязанные; переключаемые
- аналоговые входы - 2 параметрируемых 0 В 10 В 0 мA 20 мA и -10 В +10 В Вход 1 (AIN1); 0 В 10 В и 0 мA 20 мA Вход 2 (AIN2); могут использоваться как 7и 8 цифровые входа;
- релейный выход - 3 параметрируемые DC 30 В5 A (омическая нагрузка) AC 250 В2 A (индуктивная нагрузка);
- аналоговый выход - 2 параметрируемые (04 mA 20 mA);
- последовательный интерфейс - встроенный RS-485 опционально RS-232;
- степень защиты IP20.
2.3 Выбор клапана отсечного 3-6 и 4-1 (Приложение А ст.51).
Выбираем клапан отсечной одного типа в количестве двух штук – ARI-STEVI 405 (производитель ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG Германия) со следующими техническими характеристиками:
- номинальный диаметр:
- номинальное давление:
- рабочая температура: -60С +450С;
- виды присоединения: фланцевое;
- электропривод ARI-AUMA.
2.4 Выбор электропривода клапана отсечного 3-6 и 4-1 (Приложение А ст.52).
В комплекте для клапана имеется исполнительный электропривод ARI-PREMIO (производитель ARI-Armaturen Albert Richter GmbH & Co. KG Германия) со следующими техническими характеристиками:
- напряжение питания электродвигателя 3-х фазное 230 В;
- потребляемая мощность 529 ВА;
- скорость хода 10 ммс;
- концевой выключатель: 2коммутационная способность 10А 250В;
- наличие маховика ручного управления.
2.5 Выбор кнопочного поста 3-2 HS (Приложение А ст.53).
Для управления двигателем М выбираем кнопочный пост типа K2 с кнопками СТАРТ-СТОП ST22K202 (производитель Электро-Cвит ООО) со следующими техническими характеристиками:
- максимальное напряжение переменного тока частотой 50 или 60 Гц 660В;
- максимальная сила тока 10А;
- частота включений в час – 1200;
- кнопки: 1. с потайным толкателем зеленым (KZ) 2. с потайным толкателем красным (KC).
2.6 Выбор кнопочного поста 3-7 HS и 4-2 HS (Приложение А ст.53).
Для управления отсечными клапанами 3-6 и 4-1 выбираем кнопочный пост в количестве двух штук типа K3 с кнопками СТАРТ I – СТОП – СТАРТ II ST22K302 (производитель Электро-Cвит ООО) со следующими техническими характеристиками:
- максимальное напряжение переменного тока частотой 50 или 60 Гц – 660В;
- максимальная сила тока – 10А;
- кнопки: 1. с потайным толкателем зеленым (KZ) 2. с потайным толкателем красным (KC) 3. с потайным толкателем зеленым (KZ).
2.7 Выбор концевых выключателей 3-8 GS 3-9 GS 4-3 GS и 4-4 GS (Приложение А ст.54).
Выбираем концевые выключатели для контроля состояния отсечных клапанов в количестве четырех штук. Выбираем концевой выключатель рычажной регулируемый с роликом KP L2 S11 (производитель LOVATO Electric) со следующими техническими характеристиками:
- количество и тип контактов: 1HO+1H3 быстрого переключения;
- номинальный тепловой ток Ith: 5А.
3 Выбор и обоснование контроллера модулей ввода вывода
3.1 Выбор контроллера (Приложение А ст.54).
Модули серии ADAM-6000 предназначены для построения интеллектуальных распределенных систем сбора данных и управления на основе интерфейса Ethernet. Использование Ethernet позволяет легко интегрировать системы на основе модулей ADAM_6000 в сети Интернетинтранет путем организации Web-доступа в реальном времени к данным модулей с помощью встроенного в каждый модуль сбора данных Web-сервера. Для организации взаимодействия со SCADA-системами верхнего уровня в модулях реализована поддержка протокола ModBusТСР и обмен данными происходит через ОРС-сервер. Кроме того с модулями поставляются соответствующие DLL-драйверы и ActiveX-компоненты а также утилита для конфигурирования и настройки модулей. Для настройки встроенной в модули Web-страницы предусмотрена возможность удаленной загрузки JAVA-аплетов. Производитель фирма Advantech.
В качестве контроллера выбираем программируемый коммуникационный контроллер со встроенной ОС Windows CE .NET ADAM-6501. Производитель фирма Advantech.:
- флэш-диск: 32 Мбайт в ADAM-6501;
- интерфейс Ethernet: 10100Base-T;
- последовательные интерфейсы: 1.RS-232 1.RS-232485;
- гнездо для карты CompactF
- строенный WEB сервер.
3.2 Выбор модулей (Приложение А ст.55).
ADAM-6018. Модуль аналогового ввода для подключения термопар (Приложение А ст.55). Производитель фирма Advantech.:
- эффективное разрешение АЦП: 16 разрядов;
- количество каналов: 8 дифференциальных;
- типы поддерживаемых термопар: J K T E R S B;
- напряжение изоляции: 2000 В;
- 8 каналов дискретного вывода (30 В100 мА).
ADAM-6024. Универсальный модуль ввода-вывода (Приложение А ст.55). Производитель фирма Advantech.:
- 6 дифференциальных каналов аналогового ввода (04 20 мА 0 10 В);
- 2 канала аналогового вывода (04 20 мА 0 10 В);
- 2 канала дискретного ввода (поддержка цепей с «сухим» контактом);
- 2 канала дискретного вывода («открытый коллектор» 30 В01 А).
ADAM-6052. Модуль дискретного ввода-вывода с мощными выходами (Приложение А ст.55). Производитель фирма Advantech.:
- 8 каналов дискретного ввода (поддержка цепей с «сухим» контактом);
- 8 каналов дискретного вывода (до 35 В1 А);
- напряжение изоляции: 2000 В.
Ниже приведена таблица 4.1 аналоговых и дискретных сигналов с символической привязкой этих сигналов к датчикам и исполнительным механизмам
Таблица 1.1 – Подключение датчиков исполнительных механизмов к модулям вводавывода
Позиция СА по спецификации
Обозначение каналов вводавывода
Тип модуля вводавывода
Продолжение таблицы 1.1
4 Выбор и обоснование компьютера
4.1 Выбор компьютера (Приложение А ст.56).
На верхнем уровне АСУТП выбираем модульный мультимедийный панельный промышленный компьютер IPPC 9150 представляющий собой полнофункциональные промышленные панельные ПК выполненные на базе процессоров Pentium III (до 850 MГц) или Celeron (до 700 МГц) и 15дюймового цветного TFT ЖК дисплея. IPPC91209150 специально разработан для применения в самых тяжелых промышленных условиях и имеет шасси из нержавеющей стали и герметичную (степень защиты IP65) алюминиевую переднюю панель с закаленным стеклом для защиты ЖК-дисплея. В корпусе панельного ПК имеются два слота расширения для установки плат с шиной ISAPCI. Наличие специальных монтажных комплектов облегчает интеграцию IPPC 9150 в любое промышленное оборудование. Производитель фирма Advantech. Технические характеристики:
– конструкция: шасси из нержавеющей стали алюминиевая (толщина 10 мм) передняя панель со степенью защиты IP65
– дисплей: 121" VGA15" XGA TFT ЖК-дисплей;
–процессор: до Intel Pent
– память ОЗУ: до 256 Мбайт SDRAM 1
– отсек для дисководов: может вмещать один малогабаритный35" НГМД один 25" НЖМД и один малогабаритный CD-ROM (CD-ROM и НЖМД устанавливаются по заказу);
– контроллер Ethernet 10100
– параллельный порт: конфигурируется как LPT1 LPT2 LPT3 или отключенный поддерживает режимы
– последовательные порты: три порта RS-232 и один порт RS-232422485 (СОМ2);
– шина USB: 2 порта
– место для установки 2 плат расширения с шиной PCI или 1 PCI и 1 ISA половинного размера;
– сенсорный экран (по заказу);
– габаритные размеры: 402х302х127 мм;
На компьютере данной фирмы установлена операционная система Microsoft Windows NT 4.0 Russian Edition поэтому они обладают достаточным быстродействием большим запасом прочности и надежности. Операционная система Windows NT обеспечивает многозадачный режим работы прикладных программ осуществляет поддержку расширенного управления питанием и работой подключенного к ней источника бесперебойного питания.
4.2 Выбор источник бесперебойного питания (Приложение А ст.57).
Выбираем источник бесперебойного питания (ИБП) семейства Back-UPS Pro ВР420SI (производитель Schneider Electric) который обеспечит нормальную работу оборудования во время кратковременного отключения электропитания позволяя сохранить данные без отключения компьютера. В случае длительного отсутствия электропитания Back-UPS Pro использует программу PowerChute plus с функцией WorkSafe для сохранения файлов и корректного завершения работы компьютера. Высокопроизводительный сетевой фильтр перенапряжений защищает компьютер от электрических помех и опасных всплесков напряжения. Васk-UPS Pro гарантирует питание для процессора и монитора от 7 до 10 минут а также необходимую сетевую защиту каналов всех линий передачи данных системы. Кроме того пользователю предоставляются дополнительные программные инструментальные средства для сохранения данных и управления питанием. Позволяет выключить компьютер если пользователь отсутствует на рабочем месте и имеет следующие характеристики:
- мощность: 420 В·А (260 Вт)
- Время автономной работы при половинной полной нагрузке: 185 мин
- Габаритные размеры: 368.168.119 мм.
4.3 Выбор клавиатуры (Приложение А ст.56).
Клавиатуру PCA-6302. Производитель фирма Advantech:
- 101 клавиша с тактильным эффектом;
- ресурс свыше 20 млн. нажатий;
- габаритные размеры: 400.188.40 мм;
- возможно покрытие защитной пленкой.
4.4 Выбор принтера (Приложение А ст.58).
Принтер лазерный HP LaserJet1010. Производитель HP:
- разрешение печати 600х600
- объем оперативной памяти8Мb;
- скорость печати 12 стрмин (чб А4);
- интерфейс для подключения USB.
4.5 Выбор шкафа для устанавливается аппаратуры (Приложение А ст.59).
Промышленный компьютер устанавливается в шкафу серии PROLINE артикул PRL12U45. Производитель Estap:
- ширина = 600 мм глубина = 450 мм;
- степень защиты от воздействий окружающей среды - IP55 (пылевлагозащищенные) и IP22 (коммуникационные);
- несущий каркас повышенной прочности;
- допустимая статическая нагрузка до 500 кг;
- размещение крепежных отверстий с шагом 25 мм по всем трем осям обеспечивает небывалое удобство монтажа например возможность установки монтажной панели на произвольной глубине без дополнительных поддерживающих деталей.
5 Выбор и обоснование программного обеспечения интерфейса
Выбираем программное обеспечение GeniDAQ.
GeniDAQ – программное обеспечение для построения систем сбора анализа визуализации данных и управления работающее под управлением операционных систем Windows 9598NT. Специальная оболочка для построения пользовательских приложений значительно сокращает время их разработки и максимально облегчает этот процесс. При этом нет необходимости написания программного кода и весь процесс разработки сводится к «рисованию» системы на экране с последующей привязкой к физическим каналам ввода-вывода. Для построения комплексных систем и организации сложных алгоритмов обработки данных имеется возможность использования программ на Visual Basic. Открытая архитектура GeniDAQ позволяет легко интегрировать его с другими приложениями через механизмы OLE DDE ODBC. GeniDAQ обеспечивает:
- легкий для освоения человеко-машинный интерфейс;
- объектно-ориентированную графику;
- исторические тренды;
- возможность генерации отчетов;
- возможность встраивания программ на V
- многозадачный режим работы;
- поддержку механизмов DDE OLE ODBC технологии
- легкую интеграцию с системами программирования МЭК 61131 в том числе с UltraLogik.
GeniDAQ имеет ряд ключевых отличий от разработанного ранее широко известного программного продукта аналогичного назначения Genie обеспечивающих решение более широкого круга задач на новом уровне. Высокая производительность и реализация многозадачного режима работы GeniDAQ является 32-разрядным приложением и обеспечивает параллельное сканирование задач для повышения эффективности операций ввода-вывода обновление графической информации на экране и диалог с оператором. Это приводит к успешному выполнению критичных по времени задач.
Поддержка спецификации OPC. Технология ОРС обеспечивает возможность использования в системах на базе GeniDAQ оборудования других производителей (в частности любых PLC-контроллеров). Для этого достаточно иметь соответствующие ОРС-серверы. Поддержка протокола TCPIP. Использование протокола TCPIP обеспечивает возможность работы с данными технологического процесса в реальном времени с любого узла сети а также дистанционное управление процессом.
Поддержка различных платформ в рамках одного программного пакета. При использовании GeniDAQ не требуется приобретать каких-либо дополнительных программных пакетов для работы на любых HMI-платформах фирмы Advantech с размером экрана от 57 до 15" по диагонали. Имеется также возможность разработки приложений в среде Windows NT или Windows 9598 и последующего их исполнения в среде Windows NT Windows СЕ или Windows 9598.
Выбираем интерфейс OPC (OLE for process control) который является стандартным интерфейсом для связи между программным обеспечением SCADA и различными контроллерами и устройствами ввода-вывода. ОРС-серверы (драйверы) фирмы Advantech полностью соответствуют спецификации ОРС и позволяют подключать контроллеры ADAM-4000500060008000 к широкому кругу HMISCADA-программ различных производителей. Любое программное обеспечение соответствующее спецификации ОРС-клиента может получать данные из ОРС-серверов Advantech.
- совместимость с любыми приложениями соответствующими спецификации ОРС-клиента;
- соответствие спецификации ОРС
- конфигурируемый интерфейс;
- совместимость с Microsoft Visual C++ Visual Basic Inprise Delphi и С++.
6 Разработка спецификации средств автоматизации
Спецификации средств автоматизации разработанная согласно выбранного комплекта программно–технических средств автоматизации информационно–управляющей системы приведена в приложении Б.

Раздел 1 Андрей переделаный АТТУиК с рамкой.doc

1 Характеристика технологической установки как объекта управления
1 Назначение и принцип работы технологической установки
Решаются следующие основные вопросы: автоматическое дистанционное управление каскадной автоматической системы уровня регулирования температуры в теплообменнике в сблокированном режиме автоматическое регулирование подачи горячей воды в теплообменник автоматическое регулирование заданного значения температуры продукта в теплообменнике обеспечение противоаварийной автоматической защиты () и автоматической сигнализации () а так же ручное дистанционное управление технологической установкой.
Функциональная схема технологической установки представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема технологической установки
Приведем в таблице 1.1 средства автоматизации имеющиеся на первоначальном этапе проектирования заданные по заданию.
Таблица 1.1 – Средства автоматизации
Позиционное обозначение
Буквенное обозначение
Датчик расхода горячей воды
Кнопочный пост управления двигателя М
Кнопочный пост управления клапана отсечного 4-1
Исполнительные элементы
Частотный преобразователь
P=55кВт U=380В I=106А n=740обрмин.
Дадим описание принципа работы технологической установки.
Первоначально теплообменник состоит из двух емкостей емкость по которой проходит продукт находится внутри основной емкости в которую производится подача горячей воды и удалении отработанной(остывшей) воды горячая вода в свою очередь взаимодействует с емкостью по которой проходит продукт омывая ее и отдавая тепло в результате чего и происходит подогревание продукта. Подача готового продукта производится через клапан отсечной 4-1 на выходе клапана стоит датчик температуры 1-1 TE необходимый для измерения температуры готового продукта с датчика температуры сигнал подается на вторичный показывающий и регистрирующий прибор контроля температуры 1-2 TIR и подается на регулятор температуры 1-3 TC который формирует сигнал отклонения заданной температуры от необходимой и передает его на регулятор расхода горячей воды 2-3 FC. На трубопроводе подачи горячей воды стоит датчик расхода горячей воды 2-1 FE с датчика расхода горячей воды сигнал подается на вторичный показывающий и регистрирующий прибор контроля расхода горячей воды 2-2 FIR и подается на регулятор расхода горячей воды 2-3 FC в котором формируется сигнал разноси температуры продукта на выходе и расхода горячей воды формируя сигнал задания и передает его на частотный преобразователь 3-1 NY в котором происходит формирование закона управления двигателем насоса 3-3 M то есть изменяет частоту вращения в большую или меньшую сторону регулируется подача горячей воды. Кнопочный пост управления двигателем М 3-2 HS предназначен для ручного дистанционного управление частотным преобразователем и двигателем. Кнопочный пост 4-2 HS управления клапана 4-1 осуществляет ручное дистанционное управление отсечного клапана.
2 Определение переменных подлежащих контролю регулированию сигнализации блокировке с учетом контроля состояния исполнительных механизмов.
В данной технологической установке контролю и регулированию подлежит температура продукта на выходе теплообменника со значением . Контроль температуры осуществляется при помощи датчик температуры 1-1 TE а регулирование как и описывалась выше осуществляется подачей горячей воды в теплообменник насосом согласно закону регулирования частотного преобразователя 3-1 NY.
Технологическая установка предусматривает наличие автоматической сигнализации (АС) при значениях температуры продукта а также обеспечение противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) при значениях температуры продукта .
К данной схеме технологической установки необходимо предусмотреть контроль состояния используемых механизмов (клапанов двигателей) стабилизацию основной технологической переменной с помощью регулируемого электропривода.
Для контроля двигателя насоса 3-3 М на вал установим устройство контроля циркуляции с контактным выходом датчик скорости 3-4 SE также на трубопроводе подачи горячей воды после насоса установим датчик давления 3-5 PE и отсечной клапан 3-6. Для контроля состояния положения клапана 3-6 установим конечные выключатели 3-8 GS и 3-9 GS также для ручного дистанционного управления отсечным клапаном 3-6 устанавливаем кнопочный пост 3-7 HS. Для контроля состояния положения отсечного клапана 4-1 установим конечные выключатели 4-3 GS и 4-4 GS.
Доработанная функциональная схема технологической установки представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Доработанная функциональная схема технологической установки
3 Разработка алгоритма управления технологической установки
Алгоритм управления – это совокупность правил приложения управляющих воздействий к исполнительным элементам объекта управления обеспечивающих его функционирование с целью решения поставленной перед объектом задачи.
Для отображения операций и последовательности их выполнения будем использовать стандартные символы:
а) начала (окончания) программы;
б) выполнения определенной операции;
в) цикла с условием;
г) перехода на другую страницу.
Целью управления является получение высококачественного продукта с необходимыми показателями обусловленными технологическим процессом.
Для управления установкой в автоматическом режиме необходимо применение микроконтроллера или промышленного компьютера.
При управлении установкой в автоматическом режиме все команды подаются управляющим устройством. На него заводятся сигналы с датчиков установленных на технологической установке а с выхода выдаются управляющие сигналы на исполнительные устройства осуществляющие регулирование и контроль всех технологических параметров.
Работа установки начинается с подключением её к электросети после чего производится опрос состояния отсечного клапана 4-1 который должен быть закрыт. Если он не закрыт то подается команда на закрытие клапана 4-1 с проверочным опросом состояния концевого выключателя 4-3 GS если клапан не закрылся то срабатывает сигнализация «Установка неисправна». Если клапан 4-1 закрыт алгоритм ТП продолжается.
Далее отрабатывается подпрограмма пуска двигателя насоса приведенная на рисунке 1.4. Производится опрос состояния отсечного клапана 3-6 который должен быть закрыт. Если он не закрыт то подается команда на закрытие клапана 3-6 с проверочным опросом состояния концевого выключателя 3-8 GS если клапан не закрылся то срабатывает сигнализация «Установка неисправна». Если клапан 3-6 закрыт алгоритм ТП продолжается и на частотный преобразователь 3-1 NY подаётся напряжение питания происходит пуск двигателя 3-3 М. После запуска двигателя 3-3 М выполняется опрос датчика давления 3-5 PE если давление P>P0 то алгоритм ТП продолжается если нет срабатывает сигнализация «Установка неисправна». Следующая операция заключается в подачи команды на открытие клапана 3-6 с проверочным опросом состояния концевого выключателя 3-9 GS если клапан не открылся то срабатывает сигнализация «Установка неисправна». Если клапан 3-6 открыт алгоритм ТП продолжается на этом заканчивается подпрограмма пуска двигателя.
После завершения подпрограммы пуска двигателя насоса производится опрос датчика скорости 3-4 SE если сигнал с датчика скорости 3-4 SE=1 то алгоритм ТП продолжается если нет то выполняется снятие напряжения с двигателя 3-3 М закрытие клапана 3-6 с проверочным опросом состояния концевого выключателя 3-9 GS аналогично процессу описанному выше.
Рисунок 1.4 – Алгоритм подпрограммы пуска двигателя
Если сигнал с датчика скорости 3-4 SE=1 то подается команда на открытие клапана 4-1 с проверочным опросом состояния концевого выключателя 4-4 GS если клапан не открылся то срабатывает сигнализация «Установка неисправна». Если клапан 4-1 открыт алгоритм ТП продолжается.
Дальнейший алгоритм ТП продолжается с опроса датчика температуры 1-1 TE в первую очередь производится сравнение установившейся температуры и температуры противоаварийной автоматической защиты () T=TminПАЗ если данное условие соблюдается то отрабатывается подпрограмма отключения установки приведеннаю на рисунке 1.5 если нет то алгоритм ТП продолжается. Производится сравнение установившейся температуры и температуры автоматической сигнализации () T=TminАС если данное условие соблюдается то срабатывает сигнализация после чего происходит регулирование температуры продукта если условие не соблюдается то процесс регулирования начинается без включения аварийной сигнализации. Далее производится сравнение установившейся температуры и температурой задания () T=Tзад если нет то происходит изменение выходного сигнала управления Uk подаваемого на частотный преобразователь 3-1 NY после чего процесс опроса датчика температуры 1-1 TE сравнение установившейся температуры продукта с указанными выше и ее регулирование повторяется до тех пор пока время t работы ТУ не станет равным времени рабочей смены Tсмен – t=Tсмен. После чего произойдет полный останов технологической установки.
Схема алгоритма управления каскадной автоматической системы уровня регулирования температуры в теплообменнике представлена в графической части курсового проекта.
Рисунок 1.5 – Алгоритм подпрограммы отключения установки