АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 9
1.1 Описание предметной области 9
1.2 Понятие и обзор современных представлений о микроконтроллерах .11
1.3 Преимущества разрабатываемого комплекса 18
1.4 Обзор аналогов 19
1.5 Выбор средств и технологий 22
1.6 Анализ необходимости использования на производстве 26
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА 28
2.1 Теоретическое обоснование 28
2.2 Требования системы к рабочему месту оператора 30
2.3 Требования системы к серверной части 31
2.4 Описание протокола взаимодействия 32
2.5 Описание процесса подключения 33
2.6 Краткое описание технологического процесса 33
3 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 39
3.1 Взаимодействие клиентской части системы с серверной 36
3.2 Состав и функционирование компонентов серверной части системы....37
3.3 Взаимодействие микроконтроллера и серверной части системы 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 40
ПРИЛОЖЕНИЕ А 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 56
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Автоматизация производства всегда была одной из основных составных ускорения научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе. В 70-80 годах она приобрела новые черты в связи с высокими темпами развития технических средств - микропроцессорной техники и персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ), функциональные возможности которых дают возможность использовать самые совершенные методы в рамках современных сложных систем управления.
Микропроцессорные устройства и ПЭВМ, связанные между собой вычислительными и управляющими сетями с использованием общих баз данных, позволяют внедрять компьютерные технологии в нетрадиционные сферы производства, что проявляется в интеграции производственных процессов и управлении ими. Таким образом, главным направлением автоматизации в агропромышленном комплексе на современном этапе является создание компьютерно-интегрированных производств. За границей эта концепция приобрела название CIM (Computer Integrated Manufactoring System).
Основой современных систем автоматизации стали функциональные возможности микропроцессорных систем управления, при создании которых решающую роль играют такие факторы, как использование принципов интеграции распределенного управления программных комплексов.
Следует добавить, что при автоматизации производства объектом является не отдельный технологический процесс или агрегат, а технологический комплекс со сложными взаимосвязями между его подсистемами.
Современные системы автоматизации на базе микропроцессорных устройств и ПЭВМ имеют широкие функциональные возможности и совершенные технологические характеристики, которые обеспечивают повышение надежности и живучести, производительность, оперативность управления, повышения количества входов-выходов, улучшения условий работы оператора.
Расширение функциональных возможностей современных
микропроцессорных систем управления связано со значительным увеличением количества видов и систем отображения технологической информации: использование динамических мнемосхем, получение графиков изменения технологических параметров за любой отрезок времени, формирование предыстории развития процесса, архивирования с помощью таблиц, отчетных документов и т. д. все это дает возможность повышать оперативность управления, максимально учитывая производственную ситуацию.Специалисты любого профиля работают в новом информационном пространстве, который требует от них знаний, необходимых при работе с автоматизированным оборудованием, автоматизированных технологических комплексах, использовании компьютерных технологий.
Применение МК можно разделить на два этапа: первый - программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй - согласование спроектированных исполнительных устройств с запрограммируемым МК. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе - симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора. На втором этапе для отладки используется внутрисхемный эмулятор, который является сложным и дорогим устройством, зачастую недоступным рядовому пользователю.
В тоже время в литературе мало уделено внимания вопросам обучения программированию некоторых недорогих МК, в сочетании с реальными исполнительными устройствами.
Разработка макета программатора отличающегося простотой, наглядностью и низкой себестоимостью, становиться необходимой как для самого программирования кристаллов, так и для наглядного обучения широкого круга пользователей основам программирования МК.
С усложнением технологического процесса приходится применять современные компьютерные технологии в виде промышленных логических контроллеров и локальных сетей. Контроллеры Siemens Simatic S7-300 отвечают всем требованиям современности в области обеспечения контроля и автоматизации. Созданные на их основе локальные сети способны взять под контроль весь комплекс промышленных объектов, значительно облегчая персоналу в поиске неполадок и их дальнейшего устранения.
Для мониторинга и слежения за всеми узлами сети существуют панели оператора Simatic HMI, представляющие собой отдельно стоящие устройства с дисплеями. Большим минусом подобных устройств является их ограниченность и доступность только в пределах их зон нахождения.
Решение данной проблемы может быть получено при помощи разрабатываемой программной системы, к которой можно получить доступ, практически с любого персонального компьютера, или мобильного устройства, удовлетворяющего заданным требованиям. Разрабатываемая система позволяет вести опрос датчиков, используя заложенные алгоритмы, вести необходимое оповещение персонала и журнал сообщений, используя базу данных Microsoft SQL Server.
В работе выполнен анализ системы мониторинга и управления датчиками и устройствами с помощью панелей оператора Simatic HMI, находящихся под управлением микроконтроллеров фирмы Siemens Simatic S7 - 300. Выявлены основные недостатки при использовании существующей системы управления технологическими процессами, которые состояли в их ограниченности и доступности только в пределах их зон нахождения, затрудненной масштабируемости, в высоких трудовых и финансовых затратах на монтаж, в связи с необходимостью строительства специальных колонн и прочего оснащения.
Для устранения недостатков в существующую систему было внедрено программное обеспечение визуализации и сбора данных для системы управления линией по производству жаренных семян подсолнечника. Проведены испытания как при помощи виртуального оборудования, так и на реальном оборудовании.
Данная программная система обеспечила непрерывное слежение за узлами существующей системы технологического процесса, практически с любой рабочей станции или мобильного устройства находящегося в сети периметра предприятия. Непрерывная запись статуса узлов и их хранение в журнале сообщений, в течение длительного времени. Непрерывный мониторинг также открыл возможность, для раннего обнаружения неполадок в работе узлов, еще до того, как они приведут к серьезным последствиям и проблемам.
Данная программная система не предназначена для полной замены, или вытеснения вышеуказанных панелей оператора из работы управления существующего технологического процесса, но она гармонично сочетается с вышеуказанными технологиями, и дополняет их новыми возможностями, и обеспечивает высокий уровень гибкости и масштабируемости.
Предполагаемый эффект от внедрения работы - уменьшение количества сотрудников, которые должны осуществлять мониторинг производственного процесса, а т.е. сокращение числа панелей оператора. Уменьшение затрат составило 30%.
