ВВЕДЕНИЕ 5
1 Анализ требований на разработку 7
1.1 Описание технологии производства бетона 7
1.2 Анализ процесса изготовления бетонной смеси 8
1.3 Разработка функциональных требований к системе 9
1.4 Разработка концепции проекта 12
1.5 Планирование проекта 16
2 Проектирование АСУ бетоносмесительной установкой 18
2.1 Выбор аппаратных и программных средств 18
2.1.1 Описание контроллера SIMATIC S7-300 19
2.1.2 Промышленный стандарт OPC 20
2.1.3 OPC-сервер KEPServerEX 5 24
2.1.4 Средство создания приложения OPC-клиент ClientAce 25
2.2 Разработка IDEF0 модели АСУ бетоносмесительной установкой 26
2.3 Разработка алгоритма работы системы мониторинга и диспетчерского
управления 31
3 Разработка системы мониторинга и диспетчерского управления 33
3.1 Сопряжение контроллера S7-300 с OPC-сервером 33
3.2 Использование инструмента ClientAce в Microsoft Visual Studio 36
3.3 Мнемосхема бетоносмесительной установки 39
3.4 Использование компонента ClientAce .NET API 40
3.5 Отображение состояния задвижек 41
3.6 Вывод веса дозаторов на мнемосхеме 43
3.7 Мониторинг состояния смесителя 44
3.8 Ручное управление 45
3.9 Работа с базой данных 46
3.9.1 Структура базы данных 46
3.9.2 Вход в систему 49
3.9.3 Вычисление параметров замеса смеси 49
3.9.4 Использование таблицы рецептов 51
3.9.5 База отгруженных материалов 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 75
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Автоматизация - это внедрение в производство технических средств, которые управляют процессами без непосредственного участия человека. Автоматизация приводит к улучшению показателей эффективности производства, улучшению качества, увеличению количества и снижению себестоимости выпускаемой продукции. Высокие темпы развития промышленности неразрывно связанно с проведением автоматизации. Задачи, которые решаются при автоматизации современных производств, весьма сложны и требуют от специалистов знания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления. Внедрение АСУ в производство обеспечивает: сокращение потерь от брака и отходов, уменьшение численности основных рабочих, увеличение межремонтных сроков работы оборудования. Благодаря автоматизации производства, тяжелый труд рабочих заменяется на более легкий, что значительно увеличивает производительность труда и уменьшает трудоемкость.
В технологическом процессе производства бетона автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и чувствительностью к нарушениям технических процессов, вредностью условий работ. В системах управления бетоносмесительных установок (БСУ), как правило, применяются специализированные промышленные контроллеры, такие как CB2 фирмы BMG Seltec Concrete Enterprise, ProBatch фирмы Control Solutions Ltd. и д. р. Управление данными контроллерами осуществляется клиентским приложением на основе OPC-технологий. С помощью приложения OPC-клиент обеспечивается выполнение ключевых операций бетонного производства, таких как взвешивания и дозирования материалов, которые определяют качество выпускаемой продукции.
Однако, в настоящее время, многие действующие бетоносмесительные установки, как правило, работают на устаревшем дозирующем оборудовании, не оснащены современными автоматическими электронными тензометрическими дозаторами и автоматизированными системами управление технологическим процессом производства бетона. Создавшееся положение не позволяет обеспечить необходимое качество и соблюдение рецептуры бетонной смеси. Поэтому автоматизация действующих бетоносмесительных установок является одной из актуальных проблем.
Цель выпускной квалификационной работы: повышение эффективности технологического процесса производства бетона за счет использования системы мониторинга и диспетчерского управления бетоносмесительной установкой, разработанной с помощью инструмента Kepware ClientAce.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
- выполнить анализ процесса производства бетона;
- собрать материал о технологии OPC (OLE for Process Control);
- выполнить анализ существующих программных продуктов OPC клиент;
- построить функциональную модель бизнес-процессов предметной области;
- выбрать и обосновать стратегию разработки клиентского
приложения для KEPServer;
- разработать приложение OPC клиент с помощью инструмента ClientAce.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы была разработана система мониторинга и диспетчерского управления для бетоносмесительной установки. В качестве OPC-сервера был выбран KEPServerEX 5, который обеспечивает связь с более чем 100 различных контроллеров, приводов и программных модулей, подгружая конкретный драйвер, и имеет свой собственный инструмент для разработки приложений OPC-клиент - ClientAce.
Внедрение системы мониторинга позволяет значительно снизить трудоемкость диспетчеризации и обслуживания бетоносмесительной установки, автоматизировать процессы дозирования и смешивания компонентов. Следовательно, внедрение этого проекта позволяет снизить затраты рабочего времени, уменьшить трудоемкость работ, снизить издержки предприятия на заработную плату работников. Система имеет модуль отчетности для учета расхода материалов, а также возможность управления БСУ в ручном режиме в случае аварийной ситуации.
В результате были выполнены следующие задачи:
- проведен анализ процесса производства бетона;
- собран материал о технологии OPC (OLE for Process Control);
- выполнен анализ существующих программных продуктов OPC клиент;
- построена функциональная модель бизнес-процессов предметной области;
- выбрана и обоснована стратегия разработки клиентского приложения для KEPServer;
- разработано приложение OPC-клиент с помощью инструмента ClientAce.
1 Баженов, Ю.М. Технология бетона. - М.: АСВ. 2003 г.
2 Создание модели процесса BPMN, [Электронный ресурс] //
Логика процессного управления: [сайт] URL:
http://www.bpmcafe.ru/2013/06/5-bpmn.html(дата обращения: 15.04.2016).
3 Тихонов А., Королев К. Автоматизированные
бетоносмесительные установки и заводы. - М.: Высшая школа. 2005 г.
4 Карл И. Вигерс. Разработка требований к программному обеспечению. - М.: Русская редакция. 2004 г.
5 Ганс Бергер. Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и программируем. - М: Siemens AG. 2001 г. - 776 с.
6 Kepware, Inc. Kepserverex5 - manual. - 2015 г. 218с.
7 Госстандарт России. Методология функционального
моделирования IDEF0. - М: ИПК Издательство стандартов. 2000 г. - 75 с.
8 Википедия [Электронный ресурс] // KEPServerEX 5: [сайт] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ KEPServerEX5 (дата обращения: 19.04.2016).
9 Википедия [Электронный ресурс] // ClientAce: [сайт] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ ClientAce (дата обращения: 25.04.2016).
10 Троелсен А. Программирвоание на языке С# 2013. - А. Троелсен - : APRESS, 2013. - 1400 с.
11 Троелсен, Э. «C# и платформа .NET. Библиотека программиста». - СПБ: Питер. 2005. - 796 с.
12 Электронный журнал RSDN [Электронный ресурс] // Классы доступа к базам данных и безопасность: [сайт] URL: http://www.rsdn.ru(дата обращения: 01.05.2016).
13 Язык программирования SQL [Электронный ресурс] // Синтаксис языка SQL: [сайт] URL: http://www.sql.ru(дата обращения: 04.03.2016).