Файл: Курсовой проект по дисциплине Инструментальные средства моделирования и проектирования.docx

пминистерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА

(филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения

высшего образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Курсовой проект
по дисциплине: «Инструментальные средства моделирования и проектирования»

Тема: «Разработка системы визуализации и управления технологическим процессом»
Выполнил студент группы ЭТ-17-Д

Проверил Полещенко Дмитрий Александрович

г. Старый Оскол, 2020 г.

министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА

(филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения

высшего образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Задание

на курсовой проект

по дисциплине «Инструментальные средства моделирования и проектирования»

на тему «Разработка системы визуализации и управления технологическим процессом»


Студенту группы ЭТ-17-Д

Руководитель работы
Дата защиты

Задание на курсовой проект:

1. 
   Выбрать технологический процесс для выполнения домашнего задания и согласовать его с преподавателем.
   
2. 
   Описать уровень автоматизации выбранного технологического процесса.
   
3. 
   Разработать и описать алгоритм программы для контура управления с ПИД регулятором.
   
4. 
   В алгоритме предусмотреть дискретные сигналы для сигнализации об аварийных ситуациях по различным параметрам (минимально 3 сигнала вх/вых)
   
5. 
   Разработать программу на Step 7 для полученного алгоритма управления.
   
6. 
   Разработать проект системы визуализации для выбранного процесса в SCADA системе WinCC.
   
7. 
   Интегрировать между собой проект визуализации WinCC с проектом в Step 7.
   
8. 
   В проекте визуализации обязательно реализовать следующее:
   
   1. 
      графический интерфейс технологического процесса;
      
   2. 
      просмотр мгновенных значений различных параметров (минимально 5);
      
   3. 
      формирование уставки для контура управления с пульта оператора;
      
   4. 
      просмотр графиков изменения выходной координаты объекта управления, сигнала управления, каналов управления (П, И, Д составляющие);
      
   5. 
      выдачу сообщений при возникновении аварийной ситуации;
      
   6. 
      архивацию тегов.14
      

---

Задание выдал руководитель


Задание получил студент

СОДЕРЖАНИЕ

1. Описание технологического процесса

Технологический процесс представляет собой алгоритм автоматизированной перекачки жидкости из одного зумпфы в другой.

При опросе датчиков и проверки работоспособности системы, на двигатель насоса подается управляющее воздействие согласно заданию по уровню во втором зумпфе.


Рис 1: Структурная процесса перекачки

2. Алгоритм работы системы

Рис. 2. Алгоритм программы для контура управления

4. Описание алгоритма управления

В начале цикла работы алгоритма происходит опрос датчиков. После чего, опрос SCADA-системы на задание и сравнение значений датчиков с заданием по уровню. Если происходит превышение допустимого уровня в зумпфе 1, то на экран выводится то выводится предупреждение и алгоритм идет дальше. Если происходит снижение уровня в баке 1 до минимального, то происходит уведомление об ошибки и отключение привода насоса. Если происходит превышение уровня в баке 2, то происходит уведомление об ошибке и отключение привода. Если аварийных ситуаций нет, то алгоритм продолжается и происходит расчёт рассогласования по скорости, после чего происходит формирование управляющего воздействия в ПИД-регуляторе, и последующий вывод управляющего воздействия насос.

---

5. Разработка программы в пакете Step 7

Для реализации ПИД регулятора в рамках курсовой работы, был выбран пакет Step 7, функции которого позволяют создавать алгоритмы на языке LAD.


Рис. 3. Конфигурация контроллера в Hardware
Написанный код программы и пояснительные записки представлены в блоках изображений ниже.

6. Создание системы визуализации в пакете WINCC

Для создания визуализированной модели процесса перекачки, воспользуемся пакетом WinCC и интегрируем в него написанную программу. Реализованный проект представлен на рисунке 5.



Рис. 4. Визуализированная схема управления процессом перекачки

Окна тегов и оповещений представлены на рисунках 6, 7:



Рис. 5. Окно тегов




Рис. 6. Окно оповещений

7. Результаты работы технологического процесса

Для проверки результатов моделирования, зададим следующие начальные условия (рисунок 8) и запустим симуляцию:



Рис. 7. Окно начальные условия

Рис. 8. Стартовое окно

Регулируя задание по уровню получим:



Рис. 9. Управление конвейером

Мы можем управлять регулятором в ручном режиме. Для этого необходимо нажать кнопку ручного управлени:

---

Рис. 10. Окно ручного режима


Задав ошибку в начальных условиях получим:



Рис. 12. Выдача аварийных сообщений

8. Адреса

Описание используемых адресов и их описание представлены в таблице 1.
Таблица 1.

Адрес	Описание
M0.0	Полярность масштабируемого сигнала
M0.1	Сигнал о превышении L1
M0.2	Сигнал о минимальном L1
М0.3	Сигнал о превышении L2
M0.4	Управление задвижкой
М0.5	Сигнал управления на задвижку
М1.0	Управление ПИД в ручном режиме
М1.0	Включение ПИД регулятора
PIW752	Вход АЦП – уровень1
PQW752	Выход управления
PIW754	Вход АЦП – уровень 2
MD4	Значение уровня 1
MD4	Значение уровня 2
MW2	Результат об успешности масштабирования
MW8	Результат об успешности масштабирования
MD18	Значение задания
MD14	Параметры ручного режима
MD22	Выходное значение с ПИД-регулятора (упр.в.)
MW26	Результат об успешности масштабирования

Список использованных источников

1. 
   Гамбург К.С., Методические указания по оформлению домашних заданий, курсовых проектов и выпускной квалификационной работы для обучающихся всех направлений факультета АИТ (все формы обучения). Гамбург К.С., Старый Оскол, СТИ НИТУ МИСиС, 2020, - 45с., ил.
   
2. 
   Полещенко Д.А., Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы на тему: «Разработка системы визуализации и управления технологическим процессом» для бакалавров направления 13.03.02 – Инструментальные средства моделирования и проектирования, профиль – Электропривод и автоматика (дневная форма обучения) Полещенко Д.А, Старый Оскол, СТИ НИТУ МИСиС, 2020, - 46с.
   
3. 
   Бергнер Г. Автоматизация с помощью программ STEP7 LAD и FBD. Издание 2-е переработанное, 2001 г. Электронный ресурс
   
4. 
   WinCC, Руководство по конфигурации, том 1-3, 1999 г. Электронный ресурс
   
5. 
   Деменков, Н.П. SCADA – системы как инструмент проектирования АСУ ТП [Текст] / Н.П. Деменков, - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 328 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 317-318. – 1000 экз. – ISBN 5-708-2640-3.
   

---

Отзыв руководителя

на курсовой проект

по дисциплине «Инструментальные средства моделирования и проектирования»

на тему «Разработка системы визуализации и управления технологическим процессом»

студента группы ЭТ-17-Д Фирсова Олега Анатольевича


Замечания по выполнению курсовой работы:

_________________________________________________

______________________________________________________

______________________________________________________


Решение о допуске к защите:

________________________________________________________

---