Файл: Программнометодическое обеспечение лабораторного стенда Система автоматического регулирования температуры.pdf

Школа – Инженерная школа информационных технологий и робототехники
Направление подготовки – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
Отделение школы (НОЦ) – Отделение автоматизации и робототехники
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Тема работы
Программно-методическое обеспечение лабораторного стенда «Система
автоматического регулирования температуры»
УДК
004.412.2:681.51:536.5:378.162.33
Студент
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8Т51
Сулиев Азиф Джалалович
Руководитель ВКР
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОАР ИШИТР
Скороспешкин
Владимир
Николаевич к.т.н.
КОНСУЛЬТАНТЫ ПО РАЗДЕЛАМ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОСГН
Конотопский Юрий
Владимирович к.э.н.
По разделу «Социальная ответственность»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент ООД ШБИП
Матвиенко
Владимир
Владиславович
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
Руководитель ООП
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
Воронин Александр
Васильевич к.т.н.
Томск – 2020 г.

2
ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ
Код результата
Результат обучения (выпускник должен быть готов)
Профессиональные компетенции
P1
Использовать основные естественнонаучные, математические, социально- экономические знания для решения научных и инженерных задач в области анализа, синтеза, проектирования, производства и эксплуатации систем автоматизации технологических процессов и производств. Комбинировать теоретические знания и практические навыки для выполнения инженерно- проектировочных работ, иметь представление об областях их применения.
P2
Находить решения для задач инновационного характера. Производить синтез и анализ поставленных задач с применением специальных знаний и современных подходов и моделей.
P3
Осуществлять выбор необходимых технических решений, инструмента и оборудования для выполнения практических и инженерных работ обосновывая целесообразность экономических, экологических, социальных и других решений.
P4
Находить применение знаниям и навыкам, полученным в ходе изучения прикладного программного обеспечения и систем автоматизированного проектирования для ускорения и улучшения качества процесса разработки и внедрения систем автоматизации.
P5
Уметь тщательно выбирать и использовать, техническую литературу, руководства по эксплуатации оборудования и другие источники информации.
P6
Уметь грамотно планировать и проводить тестирование и эксперименты, делать надлежащие выводы о рассматриваемой области, выявлять и четко формулировать полученные сведения, а также производить правильные заключения по итогам испытаний.
P7
Уметь эксплуатировать, внедрять и обслуживать высокотехнологичное оборудование. Обеспечивать высокую производительность используемых технологий, соблюдать правила охраны труда и техники безопасности.
Проводить мероприятия по защите окружающей среды.
Универсальные компетенции
P8
Применять базовые знания и навыки в области ведения проектной деятельности, учитывая юридические особенности по защите интеллектуальной собственности.
P9
Владеть иностранным языком на уровне, позволяющем работать и жить в интернациональной среде, имея представление о культурных, лингвистических и социально-экономических различиях.
P10
Иметь обширные знания и эрудицию, быть всесторонне развитым и уметь понимать современные общественные и политические проблемы. Иметь представления в вопросах, касающихся безопасности, охраны жизни и здоровья сотрудников, нести ответственность за ведение инженерной деятельности.
P11
Проявлять целеустремленность и любознательность в области инженерной деятельности, преумножая свои навыки и знания. Самостоятельно учиться новому и повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности.

3
Школа – Инженерная школа информационных технологий и робототехники
Направление подготовки – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
Отделение школы (НОЦ) – Отделение автоматизации и робототехники
УТВЕРЖДАЮ:
Руководитель ООП
_____ _______ ____________
(Подпись) (Дата) (Ф.И.О.)
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
В форме:
Бакалаврской работы
(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)
Студенту:
Группа
ФИО
З-8Т51
Сулиеву Азифу Джалаловичу
Тема работы:
Программно-методическое обеспечение лабораторного стенда «Система автоматического регулирования температуры».
Утверждена приказом директора (дата, номер)
№ 59-64c от 28.02.2020
Срок сдачи студентом выполненной работы:
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
Исходные данные к работе
Лабораторный тепловой объект с лампой накаливания и регулятором тока.
Промышленный контроллер КРОСС 500.
Программный пакет MasterScada

4
Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке вопросов
1.Описание состава модульного контроллера
КРОСС 500.
2.Основные свойства системы ISaGRAF.
3.Описание процесса автоматического регулирования температуры.
4.Разработка функциональной схемы автоматизации.
5.Разработка структурной схемы лабораторного стенда.
6.Разработка схемы внешних соединений
7.Описание программного пакета
MasterSCADA.
8.Создание программы импульсного
ПИД- регулятора в среде ISaGRAF.
9.Создание программы визуализации в
MasterSCADA.
10.Описание алгоритма автоматического регулирования технологическим параметром.
11.Выбор средств для реализации стенда.
12. Разработка методических указаний по выполнению лабораторной работы.
Перечень графического материала
1. Функциональная схема системы контроля и регулирования.
2. Структурная схема лабораторного стенда.
3.Схема внешних соединений.
4.Программа реализации импульсного ПИД- регулятора в ISaGRAF.
5.
Математическое описание САР.
6.Кривая переходного процесса САР температуры.
7.Дерево системы.
8.Дерево объекта управления.
9.Мнемосхема САР в MasterSCADA.
10.Состав программно-методического обеспечения по выполнению лабораторной работы.
11.Методические указания по выполнению лабораторной работы.
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы
(с указанием разделов)
Раздел
Консультант
«Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»
Конотопский Владимир Юрьевич
«Социальная ответственность»
Матвиенко Владимир Владиславович
Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной
работы по линейному графику
04.03.2020
Задание выдал руководитель / консультант (при наличии):
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОАР ИШИТР
Скороспешкин
Владимир Николаевич к.т.н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8Т51
Сулиев Азиф Джалалович

5
Школа – Инженерная школа информационных технологий и робототехники
Направление подготовки – 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
Отделение школы (НОЦ) – Отделение автоматизации и робототехники
Период выполнения
(осенний / весенний семестр 2019 /2020 учебного года)
Форма представления работы:
Бакалаврская работа
(бакалаврская работа, дипломный проект/работа, магистерская диссертация)
КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН
выполнения выпускной квалификационной работы
Срок сдачи студентом выполненной работы:
Дата
контроля
Название раздела (модуля) /
вид работы (исследования)
Максимальный
балл раздела
(модуля)
20.05.2020
Основная часть
60
18.04.2020
«Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»
20
25.05.2020
Социальная ответственность
20
СОСТАВИЛ:
Руководитель ВКР
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОАР ИШИТР
Скороспешкин
Владимир Николаевич к.т.н.
СОГЛАСОВАНО:
Руководитель ООП
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
Александр Васильевич
Воронин к.т.н.

6
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Студенту:
Группа
ФИО
З-8Т51
Сулиев Азиф Джалалович
Школа
ИШИТР
Отделение школы (НОЦ)
ОАР
Уровень образования
Бакалавриат
Направление/специальность
АТПП
Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»:
1. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ):
материально-технических, энергетических,
финансовых, информационных и человеческих
Использовать действующие ценники и договорные цены на потребленные материальные и информационные ресурсы, а также указанную в МУ величину тарифа на эл. энергию
2. Нормы и нормативы расходования ресурсов
―
3. Используемая система налогообложения, ставки
налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования
Действующие ставки единого социального налога и НДС (см. МУ)
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Планирование процесса управления НТИ: структура и
график проведения, бюджет, риски и организация
закупок
Построение плана-графика выполнения ВКР, составление соответствующей сметы затрат, расчет величины НДС и цены результата ВКР
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей):
1.
График проведения и бюджет НТИ
2.
Оценка ресурсной, финансовой и экономической эффективности НТИ
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
04.03.2020
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОСГН
Конотопский
Владимир Юрьевич к. э. н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8Т51
Сулиев Азиф Джалалович

7
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»
Студенту:
Группа
ФИО
З-8Т51
Сулиеву Азифу Джалаловичу
Школа
ИШИТР
Отделение (НОЦ)
ОАР
Уровень образования
Бакалавриат
Направление/специальность
АТПП
Тема ВКР:
Программно-методическое обеспечение лабораторного стенда системы автоматического регулирования температуры
Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»:
1. Характеристика объекта исследования (вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения
Лабораторный стенд «Система автоматического регулирования температуры».
Разработка предназначена для выполнения лабораторных работ и расположена в учебной аудитории.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности:

специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования, проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства;

организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны.
1.
ГОСТ 21889-76. Система «человек- машина». Кресло человека-оператора.
Общие эргономические требования [2];
2.
ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования [2].
3.
Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от
27.12.2018) [3].
4.
ГОСТ 21958-76. Система «человек- машина». Зал и кабины операторов.
Взаимное расположение рабочих мест.
Общие эргономические требования.
2. Производственная безопасность:
2.1. Анализ выявленных вредных и опасных факторов
2.2. Обоснование мероприятий по снижению воздействия
Вредные факторы:
-
повышенный уровень шума;
-
электромагнитное излучение;
-
недостаточная освещенность;
-
отклонение показателей микроклимата;
-
вибрация.
Опасные факторы:
- электрический ток.
3. Экологическая безопасность:
- загрязнение атмосферы.
4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях:
- пожар
- взрыв.
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
04.03.2020
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент ООД ШБИП
Матвиенко Владимир
Владиславович
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8Т51
Сулиев Азиф Джалалович

8
Реферат
Пояснительная записка выпускной квалификационной работы содержит 194 страницы машинописного текста, 38 таблиц, 85 рисунков, 1 список использованных источников из 23 наименований, 4 приложения.
Цель работы – разработка лабораторного комплекса для знакомства и обучения студентов, обучающихся по специальностям
15.03.04
«Автоматизация технологических процессов и производств», с автоматической системой регулирования простроенной на базе контроллера
КРОСС 500, а также работе со системой программирования ISaGRAF и программой визуализации процесса регулирования по ПИД-закону в
MasterSCADA.
В первой главе пояснительной записки приводится техническое задание. Во второй главе рассматриваются технические характеристики контроллера КРОСС 500. В третьей главе приводится описание состава лабораторного стенда. В четвертой главе приведены характеристики SCADA- систем MasterSCADA. В пятой главе приведены программно-методические рекомендации при выполнении лабораторной работы
«Система автоматического регулирования температуры». В шестой главе даётся описание алгоритма автоматического регулирования технологическим параметром. В седьмой главе описана конструкция лабораторного стенда. В восьмой главе приведён выбор средств для реализации лабораторного стенда.
В девятой главе описан раздел
– финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. В десятой главе приведен раздел «Социальная ответственность».
Ниже представлен перечень ключевых слов, используемых в данной работе.
СИСТЕМА
АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ,
ТЕМПЕРАТУРА, ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР, ТЕПЛОВОЙ ОБЪЕКТ,
ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОНТРОЛЛЕР КРОСС 500, ПРОГРАММНЫЙ ПАКЕТ
MASTERSCADA.

9
Определения, обозначения и сокращения
В данной работе применены термины с соответствующими определениями:
система автоматического регулирования (САР): это система, служащая для регулирования в объекте управления различных параметров, таких как температура, давление, расход, уровень и многое другое. Значение регулируемого параметра в такой системе должно находиться в заданных пределах;
стандарт МЭК 61131-3: это специальный стандарт, служащий для описания языков программирования для промышленных логических контроллеров;
блок центрального процессора (БЦП): это специальное электронное устройство, входящее в состав программируемого контроллера, как правило, в виде интегральной схемы, выполняющее ряд логических операций;
RS-485, RS-232, TCP/IP Ethernet: это совокупность средств
(программных, технических, лингвистических) и правил для обеспечения взаимодействия между различными программными системами, между техническими устройствами или между пользователем и системой;
SCADA (англ. Supervisory Control And Data Acquisition –
диспетчерское управление и сбор данных): Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени и сбора данных;
OPC-сервер:
это сервер, предназначенный для сопряжения технологической программы контроллера со средой MasterSCADA;
объект
управления
(ОУ):
объект, в котором система автоматического регулирования должна поддерживать необходимое значение регулируемого параметра;