ВВЕДЕНИЕ 7
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 9
1.1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10
1.2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ 15
1.3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 17
1.3.1 ОБЗОР SCADA-СИСТЕМ 18
1.3.2 ВЫБОР SCADA-СИСТЕМЫ 25
2. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ 27
2.1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 30
2.2 НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 31
3. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ 32
3.1 ВЫБОР МИКРОКНТРОЛЛЕРА 33
3.2 АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 36
4. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ 38
4.1 СИНТЕЗ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 38
4.2 РАЗВОДКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 44
4.3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ESP8266 50
4.4 РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА В MASTERSCADA 56
5. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ 60
5.1 АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ 60
5.2 WEB ИНТЕРФЕЙС 61
5.3 MASTERSCADA 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Подавляющее большинство рабочих машин, агрегатов, технологических линий, многих транспортных средств, используемых в промышленности, энергосистемах, сельском и коммунальном хозяйстве, в быту и во всех других сферах человеческой деятельности приводятся в движение электрическим приводом. Однако функции электропривода не ограничиваются только преобразованием электрической энергии в механическую, каждая рабочая машина нуждается в управлении - необходимо включать и отключать двигатели, приводящие в движение рабочие органы машины, изменять скорость и усилие на рабочем органе в соответствии с условиями технологического процесса, осуществлять необходимые защиты и блокировки. Сочетание указанных функций определяет назначение и роль электропривода как неотъемлемую часть рабочих машин и в тоже время является важнейшей составляющей электроэнергетической системы. Во всех промышленно развитых странах на работу электроприводов расходуются около двух третей всей вырабатываемой электроэнергии [1]. Таким образом, электропривод является основным потребителем электроэнергии.
Важнейшей функцией электропривода является управление преобразованной механической энергией, то есть скоростью рабочего органа и развиваемого им усилия - момента, с целью управления технологическим процессом. Его реализует входящее в состав электропривода информационно- управляющее устройство. Для эффективного функционирования устройства управления необходима информация о переменных величинах, характеризующих работу электропривода - сила и напряжение переменного тока, частота питающей сети, частота вращения ротора в электродвигателе и др. и о состоянии технологического процесса. Для этой цели используются датчики электрических, механических и технологических величин, а также микропроцессорные и интерфейсные устройства для обработки, анализа и передачи сигналов от датчиков.
Рыночная экономика с её жёсткой конкуренцией требует от современных предприятий развивать и внедрять в производство новейшие технологии. Учитывая эту тенденцию, стратегия общего развития Политехнического института ЮУрГУ связана с цифровизацией промышленности и переходом от технологий «Инжиниринга 3.0» к «Индустрии 4.0» [2].
Постоянно увеличивающееся количество интеллектуальных производственных систем вызывает необходимость в разработке оптимизированных стратегий технического обслуживания электроприводов для снижения эксплуатационных расходов. Из-за высокой стоимости специализированных систем мониторинга состояния, использование данных из универсальной SCADA для контроля и мониторинга критической инфраструктуры является актуальным.
Практическая значимость разрабатываемого программно-аппаратного комплекса заключается в том, что регулярный мониторинг вращающегося оборудования будет предоставлять данные, на основе которых можно будет сделать выводы о состоянии оборудования. Разрабатываемая система будет достаточно универсальной, простой в установке и эксплуатации, не будет требовать больших компьютерных ресурсов.
Основные результаты работы:
1. Разработана аппаратная часть комплекса, изготовлен опытный образец.
2. Создан проект в SCADA-системе.
3. Проведённое компьютерное моделирование показало возможность в реальном времени производить контроль состояния электропривода.
В настоящее время разработанный программно-аппаратный комплекс подготовлен к опытной эксплуатации.
Данный комплекс может быть применим для использования в обучении.
Возможными путями развития разработанного программно¬аппаратного комплекса являются:
- добавление нового функционала;
- разработка базы данных.
- улучшение web-интерфейса.
