ВВЕДЕНИЕ 4
1 Разработка аппаратной части системы управления 6
1.1 Описание оборудования для выпекания хлеба 6
1.2 Описание технологического процесса 8
1.3 Выбор контроллера 10
1.4 Выбор модулей ввода/вывода 12
2 Разработка программного обеспечения нижнего уровня 15
2.1 Описание команд языка LAD 16
2.2 Описание среды Step 7 29
2.3 Разработка программы для контроллера S7-300 31
2.3.1 Функциональный блок для двери 33
2.3.2 Функциональный блок для тележки 35
2.3.3 Функциональный блок для печи 37
2.3.4 Функциональный блок для контроля температуры в печи 39
2.3.5 Организационный блок OB1 «Главный цикл» 42
3 Разработка программы для верхнего уровня 45
3.1 Описание структуры проекта WinCC 45
3.2 Система проектирования 46
3.3 Создание структурных типов и структурных тегов 48
3.4 Разработка анимационной части технологического процесса 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А 61
Разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) предназначена на повышение производительности оборудования промышленных предприятий и качества выпускаемых изделий или продукции. Кроме этого, АСУ ТП позволяет организовать принципиально новый уровень управления производственными процессами, что особенно важно с точки зрения организации производства современного предприятия [1, 2].
Объект работы - промышленные печи для выпекания хлеба малой и средней мощности. В качестве примера рассматривается ротационная LASERWELD ROTOR со следующими характеристиками:
- Производительность: 220 кг/час;
- Вместимость: противни 800х1200 мм;
- Габаритные размеры: 1730х2360х2300 мм;
- Мощность: 93 кВт;
- Вес: 1700 кг.
Данную автоматизированную систему управления возможно применять для автоматизации работы печей небольшой и типичною производительности. Принимая во внимание то, что в обстоятельствах перехода и развития рыночной экономики формируются небольшие пекарни, а также изготовления выпечки в пределах супермаркетов и крупных торговых центров, данная автоматизированная система управления может быть применена в разных фирмах.
Разработанная автоматизированная система управления позволяет автоматизировать работу технических работников, позволяет следить за состояние технологического процесса с помощью диспетчерского окна удаленно, задавать температурных режимов процесса выпекания хлеба. Тем самым, использование этой автоматизированной системы управления позволяет задавать режимов выпекания хлеба и следить за состоянием процесса.
Для решения поставленных задач была разработана аппаратная часть автоматизированной системы управления путем применения контроллера S7- 300 (CPU-314) и модулей ввода/вывода для подключения датчиков и исполнительных устройств. Для выбора компонентов аппаратной части системы управления и для проектирования пользовательской программы управления контроллера был предложено использование системы Step 7 [3,4]. Создание диспетчерской системы управления была реализована с помощью SCADA-системы WiinCC [5-7]. Системы Step 7 и WinCC взаимно интегрированы, за счет этого организация обмена между контроллером и диспетчерским компьютером значительно упрощается.
Данную автоматизированную систему управления возможно применять для автоматизации работы печей небольшой и типичною производительности. Принимая во внимание то, что в обстоятельствах перехода и развития рыночной экономики формируются небольшие пекарни, а также изготовления выпечки в пределах супермаркетов и крупных торговых центров, данная автоматизированная система управления может быть применена в разных фирмах.
В ВКР разработана автоматизированная система управления технологическим процессом выпекания хлеба. Поставленные задачи в ВКР были решены полностью.
В результате выполнении дипломного проекта был автоматизирован процесс выпекания хлеба за счет разработки АСУ ТП на базе контроллера S7-300. Внедрение данной системы управления позволит повысить производительность печи выпекания хлебо-булочных изделий.
Разработана аппаратная и программная часть автоматизированной системы управления. Для создания аппаратной части системы управления выбран контроллер S7-300 (CPU-314) и соответствующие модули
ввода/вывода. Для разработки программного обеспечения контроллера выбрана система Step 7, которая позволяет конфигурировать как аппаратную часть систему управления, так и разработать программу контроллера. Для разработки диспетчерской системы управления выбрана SCADA-система WinCC.
Разработанная автоматизированная система управления технологическим процессом выпекания хлебо-булочных изделий позволяет:
- Повысить производительность установки;
- Улучшить качество выпускаемой продукции;
- Существенно увеличить номенклатуру выпускаемой продукции;
- Снизить объем выполняемой работы для выявления ошибок.
Использование интегрированных систем Step 7 и WinCC значительно сокращает время конфигурирования и разработки программного обеспечения как для контроллера, так и для диспетчерского компьютера, а использование контроллеров SIMATIC S7 значительно повышает надежность системы управления.
Программное обеспечение контроллера разработано на языке LAD, что наиболее удобно применить в случае решения логических задач. Для выделения этапов процесса выпекания хлеба использованы маркерные биты М0.0 - М1.1. Использование маркерных битов позволяет разработать программу в виде отдельных модулей, что значительно упрощает процесс разработки программного обеспечения.
Программа управления для каждого исполнительного устройства разработана в виде отдельного функционального блока. Учитывая отсутствие реального оборудования, логика работы исполнительных устройств реализован в режиме эмуляции устройства.
В данный момент программа управления реализует только управление технологическим процессом в случаях отсутствия аварийных ситуаций (например, утечка сока в сторону, заклинивание конвейера и т.п.). Обработка аварийных ситуаций связана с условиями эксплуатации, и поэтому требует отдельного изучения проявляемых проблем. Определенная к этому моменту структура программного обеспечения позволяет легко расширить программу контроллера для обработки аварийных сигналов. Функции обработки аварийных ситуаций могут быть реализованы как подфункции, соответствующих участков программы управления.
По-моему мнению, данная работа имеет перспективу для дальнейшего развития. Разработанная нами ВКР является шаблонным проектом, который может быть использован и в других типах производства, где имеются процессы упаковки, перемешивания и бутилирования.
С точки зрения реализации, в данной работе применяется современное аппаратное и программное обеспечение, что имеет значение при трудоустройстве выпускника ВУЗа.
Предлагаемая автоматизированная система управления позволяет получить экономию энергоресурсов, исключить ошибки рабочего персонала, также приводящих к травмам и, тем самым, повысить безопасность эксплуатации оборудования.
Данная тема ВКР, была детально изучена, и реализована на техническом уровне, где ознакомились с полной функциональной возможностью контроллеров семейства Simens S7-300 и программы WinCC.
Данную работу можно использовать для создания автоматизированных систем управления для печей малой и средней производительности. Учитывая, что в условиях рыночной экономики создаются малые пекарни или собственные производства в пределах супермаркетов и больших магазинов, эта автоматизированная система управления может быть использована в различных предприятиях.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
