Введение 12
1 Описание системы автоматического управления 14
1.1 Структура системы автоматического управления 14
1.2 Определение оптимальных параметров настройки регулятора.. 18
1.3 Определение параметров ШИМ 20
1.4 Создание математической модели технологического процесса . 22
2 Описание используемых технологий 25
2.1 Описание платы Arduino Uno 25
2.2 Описание ультразвукового датчика 26
2.3 Описание реле 27
2.4 Описание датчика-реле РОС 301 28
2.5 Описание SCADA - системы 29
2.6 Схема внешних соединений 30
2.7 Описание технологии OPC 30
3 Разработка программного обеспечения 33
3.1 Разработка алгоритмов регулирования 33
3.2 Разработка мнемосхемы технологического процесса 34
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 37
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 37
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 37
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений 38
4.2 SWOT - анализ 39
4.3 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 41
4.4 Планирование научно-исследовательских работ 41
4.4.1 Структура работ научного исследования 41
4.4.2 Определение трудоемкости выполнения работ 43
4.4.3 Разработка графика проведения научного исследования 45
4.5 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 45
4.5.1 Расчет материальных затрат НТИ 46
4.5.2 Расчет основной заработной платы исполнителей 46
4.5.3 Расчет дополнительной заработной платы исполнителей .... 47
4.5.4 Расчет отчислений во внебюджетные фонды 47
4.5.5 Формирование бюджета затрат научно-исследовательской
работы 47
5 Социальная ответственность 48
5.1 Производственная безопасность 49
5.1.1 Анализ вредных и опасных факторов 49
5.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от
действия опасных и вредных факторов 50
5.2 Экологическая безопасность 55
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 56
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при
исследовании объекта 56
5.3.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и
разработка порядка действия в случае возникновения ЧС 56
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 57
5.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства. .. 57
5.4.2 Организационные мероприятия по компоновке рабочей зоны.
57
Заключение 60
Conclusion 61
Список использованных источников 62
Приложение А 65
Приложение Б 69
Приложение В 70
На современных производствах одной из распространённых задач является обеспечение непрерывной работы различных технологических циклов. Наиболее часто это зависит от поддержания уровня жидкости баков, емкостей и резервуаров в заданном диапазоне. Правильное регулирование уровня жидкости позволяет снизить время работы насосов и защитить их от работы в сухом режиме, а также снизить их энергопотребление. В случае неправильного регулирования уровня в резервуаре могут произойти серьезные проблемы с безопасностью, качеством производственного процесса и производительностью.
Для обеспечения оптимальной работы в режиме реального времени систем регулирования используются SCADA пакеты. Данные системы предназначены для диспетчерского управления и сбора данных с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и управления объектами.
Исходя из вышесказанного, поставлена задача по разработке SCADA системы автоматического регулирования уровня на основе Arduino.
Существует достаточно много технических решений данной задачи, но все они имеют достаточно высокую стоимость. Как правило, такие системы, являются закрытыми от внесения изменений без наличия специализированного ПО, что требует дополнительных затрат времени на изучение нового ПО, а также в некоторых случаях при необходимости изменений тех или иных параметров регулирования требуются финансовые затраты.
Поэтому целью данной работы является создание системы управления на аппаратно-вычислительной платформе Arduino UNO, которая представляет ряд преимуществ:
— Кроссплатформенность - программное обеспечение для Arduino может работать с любыми операционными системами;
— Низкая стоимость - по сравнению с аналогами;
— Простая в освоении среда программирования;
— Расширяемое программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Преимущество применения контроллера данного вида состоит в том, что на его базе можно создавать небольшие системы управления, предназначенные для лабораторного использования, либо для построения на его базе тренажера для какого-либо участка большого и сложного технологического процесса с минимальными финансовыми и временными затратами.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы произведена модернизация учебного стенда гидравлического объекта путем замены датчика уровня в ёмкости Е2 и основной платформы для программирования стенда на контроллер Arduino UNO. Все поставленные задачи были выполнены в полном объеме:
— Подобрано более информативное оборудование для учебного стенда;
— Разработано алгоритмическое и программное обеспечения для регулирования уровня жидкости в двух контурах управления;
— Настроено программное обеспечение для реализации протокола связи Arduino UNO и OPC сервера;
— Разработана SCADA система управления гидравлическим объектом.
Для данного учебного стенда произошли кардинальные изменения в части технического обеспечения:
— Произведена замена контроллера Ремиконт 130 на более компактный и экономичный контроллер Arduino UNO;
— В ёмкости Е2 произведена замена кондуктометрического датчик уровня на ультразвуковой дальномер, что сделало систему более информативной, и позволило отражать текущий уровень жидкости в виде значений.
