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

10
указатель положения (УП): устройство, представляющее собой переменный резистор, предназначенный для определения текущего положения исполнительного механизма;
блок усиления сигнала (БУС): электронное устройство, служащее для усиления электрической мощности. Данный прибор усиливает либо ток, либо напряжение;
термометр сопротивления (ТСП): датчик для измерения температуры. Суть работы датчика заключается в изменении электрического сопротивления чувствительного элемента, представляющего собой резистор, в зависимости от изменения температуры измеряемой среды;
операторская станция (ОС): рабочее место оператора, в состав которого входит персональный компьютер, система индикации, коммутационные приборы для управления объектом;
автоматизированная система управления технологическим

11
Содержание
Введение .................................................................................................... 16 1
Ключевые требования к стенду ........................................................ 18 1.1
Основная цель создания программно-методического обеспечения лабораторного стенда
«Система автоматического регулирования температуры» и его назначение ............................................. 18 1.2 Технические требования для комплекса ....................................... 19 1.3 Метрологические требования для комплекса ............................... 20 1.4 Требования к программному обеспечению .................................. 21 2 Назначение, состав и технические характеристики контроллера
КРОСС-500 ............................................................................................................ 22 2.1
Описание модульного контроллера КРОСС 500 ...................... 22 2.1.1 Назначение контроллера кросс 500 ......................................... 22 2.1.2 Область применения .................................................................. 23 2.1.3 Основные технические характеристики .................................. 23 2.1.3.1 Модули ввода/вывода ......................................................... 23 2.1.3.2 Терминальные блоки ........................................................... 25 2.1.3.3 Питание контроллера .......................................................... 28 2.1.4 Состав контроллера кросс 500 ................................................. 28 2.1.5 Структурный состав и принцип работы контроллера Кросс
500 ..................................................................................................................... 30 2.1.5.1 Структура контроллера Кросс 500 .................................... 30 2.2 Программирование контроллера .................................................... 32 2.2.1 Основные свойства системы ISAGRAF .................................. 32 2.2.2 Средства технологического программирования .................... 33

12 2.2.3 Программы ................................................................................. 34 2.2.4 Функции и подпрограммы ........................................................ 35 2.2.5 Функциональные блоки ............................................................ 36 2.2.6 Исполнение алгоритмов ............................................................ 36 2.2.7
Инструментальные средства системы ISAGRAF ................. 37 3 Описание состава лабораторного стенда, его структурной схемы, функциональной схемы и схемы внешних соединений .................................... 39 3.1 Процесс автоматического регулирования температуры ............. 39 3.2 Структурная схема лабораторного стенда .................................... 43 3.3 Функциональная схема автоматизации процесса ......................... 44 3.4
Схема внешних соединений ........................................................ 46 4 Описание SCADA-системы MasterSCADA......................................... 49 4.1 Основные характеристики SCADA-системы MasterSCADA ...... 49 4.2 Функциональные возможности MasterSCADA ............................ 50 4.3 Настройка OPC-сервера и его предназначение ............................ 52 4.4 Создание программ визуализации ................................................. 53 5 Разработка программно-методического обеспечения ....................... 54 5.1
Программа импульсного
ПИД-регулятора в среде программирования ISAGRAF ........................................................................... 54 5.1.2 Создание программы ................................................................. 54 5.1.3
Задание переменных................................................................ 70 5.1.4
Описание порядка обработки информации и формирования управляющих воздействий............................................................................. 74 5.1.5
Подключение к контроллеру КРОСС 500 ............................. 77

13 5.2 Создание программы визуализации процесса автоматического регулирования температуры в среде MASTERSCADA ................................. 82 5.3 Методические указания по выполнению лабораторной работы
«Создание программы визуализации процесса управления тепловым объектом в пакете MasterSCADA» ................................................................... 93 6 Настройка регулятора ............................................................................ 97 7 Конструкция лабораторного комплекса ............................................ 109 8 Выбор средств для реализации лабораторного стенда .................... 111 8.1 Датчик температуры ТС-1088Л/1 ................................................. 111 8.2 Электродвигатель реверсивный РД-09 ........................................ 112 9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.............................................................................................. 114 9.1 Организация и планирование комплекса работ .......................... 114 9.1.1 Продолжительность этапов работ .......................................... 116 9.2 Расчет сметы затрат на реализацию проекта .............................. 123 9.2.1 Расчет затрат на материалы .................................................... 123 9.2.2 Расчет заработной платы ........................................................ 124 9.2.3 Расчет затрат на социальный налог ....................................... 126 9.2.4 Расчет затрат на электроэнергию ........................................... 126 9.2.5 Расчет амортизационных расходов ........................................ 127 9.2.6 Расчет прочих расходов .......................................................... 128 9.2.7 Расчет общей себестоимости разработки ............................. 129 9.3 Определение эффекта от разработанной системы ..................... 129 9.3.1 Финансовый эффект ................................................................ 129 10 Социальная ответственность ............................................................ 132

14 10.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ..................................................................................................... 133 10.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства ................................ 133 10.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ................................................................................................................ 134 10.2. Профессиональная социальная безопасность .......................... 136 10.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования. ...................................................................... 136 10.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при проведении исследований ................................................ 139 10.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных и вредных факторов ...................................................... 140 10.2.3.1 Повышенный уровень шума........................................... 140 10.2.3.2 Электромагнитное излучение ........................................ 142 10.2.3.3 Опасность поражения электрическим током ............... 143 10.2.3.4 Недостаточная освещенность рабочего места .............. 143 10.2.3.5 Отклонение показателей микроклимата ....................... 144 10.2.3.6 Вибрация .......................................................................... 145 10.3 Экологическая безопасность ...................................................... 146 10.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ............................................................................................................... 146 10.3.2 Анализ «жизненного цикла» объекта исследования ......... 147 10.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды
......................................................................................................................... 148 10.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ................................. 148

15 10.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований ................................................................................................. 148 10.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в случае возникновения ЧС ...................... 149
Заключение .............................................................................................. 151
Список использованной литературы .................................................... 152
Приложение (обязательное). Методические указания по выполнению лабораторной работы .......................................................................................... 154
Приложение Б (обязательное). Программа импульсного ПИД- регулятора в системе ISaGRAF на языке FBD ................................................. 188
Приложение В (обязательное). Опросный лист для выбора датчика температуры ......................................................................................................... 192
Приложение Г (обязательное). Опросный лист для выбора асинхронного электродвигателя ........................................................................ 194

16
Введение
В современном мире сложно представить функционирование и стремительное развитие крупных производственных предприятий, компаний, занимающихся добычей сырья, его переработкой и реализацией, без внедрения технологий автоматизации, которые позволяют ускорить процесс производства, повысить качество производимого продукта, снизить риски возникновения аварийных ситуаций в ходе производства и их скорейшего устранения, обеспечив технологическую безопасность посредством проектирования специальных автоматизированных систем, направленных на защиту от различных аварий.
Наряду с вышеописанными аспектами производственного процесса, важным также является высокий показатель технико-экономического эффекта, который может быть обеспечен в результате внедрения автоматизированных систем управления технологическими процессами
(АСУ ТП).
Учитывая современное экономическое развитие, высокий уровень научно-технического прогресса, неотъемлемым условием внедрения АСУ ТП является широкое применение новейшей вычислительной техники и технологий машиностроения, требуется подготовка высококвалифицированного персонала в сфере автоматизации управления и вычислительной техники, способного проектировать, внедрять, применять и обслуживать средства автоматизации на всех уровнях технологического процесса.
Подготовка квалифицированных специалистов в области автоматизации не возможна без использования в учебном процессе лабораторных стендов, выполненных на базе современных промышленных контроллеров и SCADA пакетов, а также программно-методического обеспечения по выполнению лабораторных работ.

17
Целью данной работы является разработка программно- методического обеспечения для выполнения лабораторных работ на стенде, выполненном на базе промышленного контроллера КРОСС 500. Выполнение лабораторных работ на данном стенде позволит студентам инженерной школы информационных технологий и робототехники
Томского политехнического университета получать практические навыки разработки управляющих программ на базе пакета ISaGRAF и типовых форм визуализации процесса управления на базе интегрированной среды
MasterSCADA.

18
1
Ключевые требования к стенду
1.1
Основная
цель
создания
программно-методического
обеспечения
лабораторного
стенда
«Система
автоматического
регулирования температуры» и его назначение
Теоретические знания и сведения в области автоматизации технологических процессов, получаемые студентами в ходе учебного процесса, не всегда могут полностью раскрыть и продемонстрировать суть работы того или иного технологического объекта, управление которым осуществляется за счёт средств автоматизации, состоящей из таких неотъемлемых компонентов как: датчики; коммутационное оборудование; исполнительные устройства; котроллеры; программное обеспечение, в том числе среды по разработке человеко-машинного интерфейса и многое другое.
Для полного освоения приобретаемой информации и её практического применения, студентам необходимо выполнять ряд заданий, предполагающих составление алгоритма работы технологического процесса, создание его визуализации на мнемосхеме и настройка всех его параметров.
В этой связи возникает необходимость в создании оборудования для осуществления описанных выше действий.
В данной работе требуется произвести разработку комплекса, представляющего собой лабораторный стенд, оборудованный промышленным контроллером КРОСС 500, тепловой камерой, и операторской станцией и предназначенного для получения практических навыков реализации систем автоматического регулирования на базе промышленных микропроцессорных контроллеров на примере системы автоматического регулирования температуры. Для разработки человеко- машинного интерфейса необходимо использовать среду MasterSACADA.