Введение 15
1. Техническое задание 16
1.1 Основные задачи и цели создания учебного стенда 16
1.2 Назначение системы 16
1.3 Требования к техническому обеспечению 17
1.4 Требование к автоматике 17
1.5 Требования к метрологическому обеспечению 18
1.6 Требования к программному обеспечению 19
1.7 Требования к информационному обеспечению 20
2. Основная часть 21
2.1 Описание технологического процесса 21
2.2 Выбор архитектуры АС
2.3 Разработка структурной схемы 22
2.4 Функциональная схема автоматизации 23
2.4.1 Функциональная схема автоматизации по ГОСТ 24
2.4.2 Функциональная схема автоматизации по ANSI/ISA 24
2.5 Разработка схемы информационных потоков программноаппаратного комплекса 24
2.6 Выбор средств реализации 28
2.6.1 Выбор контроллерного оборудования 28
2.6.2 Выбор ПИД-регулятора 31
2.6.3 Выбор датчиков температуры 32
3. Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 43
3.5 Планирование научно-исследовательских работ 48
3.5.1 Структура работ в рамках научного исследования 48
3.5.2 Определение трудоемкости выполнения работ 50
3.6 Составление календарного план-графика работ 54
3.7 Бюджет научно-технического исследования 55
3.7.1 Расчет материальных затрат НТИ 56
3.7.2 Затраты на приобретение специального оборудования 56
3.7.3 Расчет основной и дополнительной заработной платы 57
3.7.4 Формирование бюджета НТИ 58
3.8 Определение ресурсной, финансовой и экономической
эффективности исследования 59
4. Социальная ответственность 62
4.1 Производственная безопасность 62
4.1.1 Недостаточная освещённость рабочей зоны; отсутствие или
недостаток естественного света 63
4.1.2 Повышенный уровень шума 66
4.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений;
повышенная напряжённость электрического поля 68
4.1.4 Микроклимат 69
4.1.5 Электрический ток (источник: ПК) 70
4.2 Экологическая безопасность 71
4.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 72
4.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 74
Список публикаций 78
Список используемых источников 79
Автоматизация является неотъемлемой частью производственного процесса во многих отраслях производства. Это одно из самых развивающихся направлений научно-технического процесса. В настоящее время автоматизация позволяет повышать производительность производства, улучшать условия труда сотрудников, осуществлять технологические процессы без непосредственного участия обслуживающего персонала, причем при полной автоматизации производства, роль персонала может сводиться к общему наблюдению за работой оборудования, настройкой и наладкой аппаратуры.
С течением времени задачи систем автоматизации расширяются. Одной из задач становится автоматическая перенастройка оборудования при внесении изменений в условия работы для получения оптимальных режимов и эффективной работы. Количество оборудования, отдельных линий, цехов, работающих без участия обслуживающего персонала, увеличивается.
Для нормального функционирования автоматизированных систем необходимы специалисты, способные создать такие системы, правильно их настроить и обслуживать. С целью обучения специалистов по автоматизации была предложена идея создания учебного стенда для совершенствования навыков настройки ПИД-регулятора и программирования контроллера у студентов.
Целями выпускной квалификационной работы является систематизация и углубление теоретических и практических знаний в области проектирования автоматизированных систем, развитие навыков их практического применения, теоретических знаний при решении инженерных задач автоматизированного управления технологическим процессом.
В результате выполненной работы был разработан учебный стенд «Программно-аппаратный комплекс управления тепловым объектом». В ходе выпускной квалификационной работы были разработаны структурная и функциональная схемы автоматизации, позволяющие определить состав необходимого оборудования и количество каналов передачи данных и сигналов. Системы автоматизации учебного стенда были спроектированы на базе полевых устройств фирмы ОВЕН, промышленных контроллеров ОВЕН и программного SCADA-пакета SIMATIC WinCC. Была разработана схема внешних проводок, позволяющая понять систему передачи сигналов от полевых устройств на щит КИПиА и АРМ оператора и, в случае возникновения неисправностей, легко их устранить. Для управления технологическим оборудованием и сбором данных был разработан алгоритм управления насосами и клапанами. Для разработанного алгоритма было написано программное обеспечение для ПЛК на языке FBD. Для поддержания температуры жидкости в резервуаре был разработан алгоритм автоматического регулирования температуры (разработан ПИД-регулятор). В заключительной части ВКР спроектирована мнемосхема учебного стенда.
Таким образом, САУ не только удовлетворяет текущим требованиям к системе автоматизации, но и имеет высокую гибкость, позволяющую изменять и модернизировать разработанную САУ в соответствии с возрастающими в течение всего срока эксплуатации требованиями. Кроме того, SCADA-пакет, который используется на всех уровнях автоматизации, позволяет заказчику сократить затраты на обучение персонала и эксплуатацию систем.
