Введение
1 Основные понятия системы с автоматическим регулированием
1.1 Понятие автоматическое регулирование
1.2 Законы регулирования
1.3 Оценка качества САР
2 САР температуры
2.1 Принцип работы
3 Поиск оптимального закона регулирования
3.1 Определение передаточной функции системы
3.2 Выбор закона регулирования
3.3 Поиск настройки ПИ-регулятора
3.3.1 Метод Зиглера-Никольса 26
3.3.2 Метод CHR 29
3.3.3 Метод ручной подстройки 32
4 Обеспечение корректной работы реле и фильтрация сигнала 34
4.1 Широтно-импульсная модуляция 34
4.2 Первичная обработка сигнала 36
5 Визуализация технологического процесса 38
5.1 Основные структурные компоненты SCADA системы 38
5.2 Установление связи между микроконтроллером и SCADA системой 39
5.3 Отражение технологического процесса в режиме реального времени 41
5.4 Интерфейс SCADA системы САР температуры 42
Заключение 44
Conclusion 45
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 46
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективность проведения научных исследований с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 46
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 46
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений 47
6.1.3 SWOT-анализ 49
6.2 Определение возможных альтернатив проведения исследований 51
6.3 Планирование научно-исследовательских работ 51
6.3.1 Структура в рамках научного исследования 51
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 53
6.3.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 57
7 Социальная ответственность 61
7.1 Производственная безопасность 61
7.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования 63
7.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований 64
7.2 Экологическая безопасность 66
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 68
7.3.1 Общий порядок действий при возникновении пожара 69
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 69
7.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 69
7.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 71
Приложение А 74
Актуальность дипломной работы заключается в разработке SCADA системы автоматического регулирования процессов в печах на основе микропроцессорной платы Arduino UNO, что позволит поддерживать в исследуемой системе требуемый режим работы без прямого участия человека, обязанностью которого остается только настройка регулятора на определенный режим и его запуск.
Arduino UNO - микроконтроллер, который обладает компактными габаритными размерами, возможностью простого подключения различного рода датчиков и может передавать данные, используя протокол Ethernet, по средствам платы расширения - Shield. Обладает простой и понятной средой программирования для микроконтроллеров, язык программирования подобен языкам C/C++. Низкая стоимость, возможность приема аналоговых и цифровых сигналов от различных датчиков, подключенных к платформе такого рода, управление исполнительными устройствами являются основными достоинствами программируемой платы. За счет этого микроконтроллер Arduino UNO получил широкое распространение в сфере моделирования объектов автоматизации, а также используется с целью изучения особенностей технологического процесса в лабораторных условиях.
Целью исследования данной работы стоит разработка и настройка регулятора на базе компактного и высокоскоростного микроконтроллера Arduino UNO для управления технологическими процессами, а также связь SCADA системы, которая позволит осуществить процесс сбора информации в режиме реального времени с исследуемой системы и обеспечит процесс дистанционного управления системой, на основе полученных данных.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
1. Изучение теплового объекта управления и его принципа работы;
2. Изучение основных технических характеристик и среды программирования микроконтроллера Arduino UNO;
3. Исследование переходного процесса системы и регулятора;
4. Обеспечение связи между микроконтроллером системой;
5. Визуализация технологического процесса.
