Автоматизированная система управления котловым агрегатом КВГМ-50

Замена старого оборудования на новое с установкой контролера фирмы siemens simatic s7-300 ...

Введение………………………………….…………………………………….…...12
1.Обзорная часть…………………………………………………………………….15
1.1Описание объекта управления функции, выполняемые объектом управления……………………………………………………………………...…….15
1.2.Разработка требований к системе управления объектом…………...….... 18
1.2.1 Выявление контролируемых параметров………………………….....18
1.2.2 Анализ условий эксплуатации………………………….………….... .20
1.2.3 Анализ технического задания…………………………………….….23
1.2.4 Разработка функциональной спецификации…………………..……25
1.3. Обзор известных технических решений на основе изучения технической литературы и патентной документации…………………………………………...29
2.Аппаратная часть………………………………………………………………….31
2.1Разработка алгоритма работы системы управления ……………………...31
2.2.Организация взаимодействия аппаратной и программной части системы управле……………………………………………………………………..…………33
2.2.1. Определение функций, выполняемых на нижнем уровне управления(датчиками и исполнительными элементами) ………………………36
2.2.2.Определение функций, выполняемых устройствами сбора и обработки информации……………………………..……………………………………….….39
2.2.3. Определение функций, выполняемых блоками верхнего уровня управления………………………………………………..……………………….....40
3. Разработка апаратной части системы ……………………………………….…..41
3.1 Расчет параметров блоков верхнего уровня управления (операционнаясистема, объем ОЗУ и объем ПЗУ, быстродействие)…………….41




3.1.1 ПЛК на базе программируемых контроллеров фирмы Siemens……45
3.1.2 Программные ПЛК на базе IBM PC-совместимых компьютеров……47
3.2 Выбор и обоснование, либо расчет датчиков и исполнительных
элементов нижнего уровня управления……………………….……………….…..49
3.2.1 Первичные преобразователи температуры……………………………52
3.2.2 Первичные преобразователи давления………………………………..55
3.2.3 Измерительный преобразователь давления SITRANS P……………..56
3.2.4 Датчики пламени ФД-1…………………………………………………57
3.2.5 Преобразователь частоты HYUNDAI N700V-900HF……………….59
4. Разработка программной части системы…………………………….………….64
4.1 Особенности разработки программ для устройств сбора и обработки информации …………………………………………………………………………64
4.2 Разработка программ для устройств сбора и обработки информации……………………………………………………………………….…67
5. Разработка АРМА диспетчера …………………………………………………70
5.1 Выбор SCADA-системы, либо среды проектирования АРМа………….70
5.2 Создание мнемосхемы системы…………………………………………...52
6. Расчетная часть………………………………………………………………..…74
6.1. Математическое описание объекта управления………….……74
7. Безопасность жизнедеятельности………………………………………………..87
7.1. Охрана труда и окружающей среды…………………………………....87
7.2. Анализ влияния вредных и опасных производственных факторов на организм человека………………………………………………………………….87
7.3. Шум. Защита от шума…………………………………………………….87
7.4 Влияние вибрации…………………………………………………………89
7.5. Воздействие вредных газов……………………………………………….89
7.6. Взрывоопасность помещений. Способы тушения пожаров…………….91
7.7. Воздействие электрического тока………………………………………...92
7.8. Разработка инструкции по охране труда для аппаратчика центрального щита управления……………………………………………………………………..93
7.8.1. Общие сведения……………………………………………………..93
7.8.2. Действия во время ремонта котельного оборудования…………..96
7.8.3. Требования безопасности перед началом работы………………..96
7.8.4. Требования безопасности во время работы………………………..98
7.8.5.Требования безопасности при растопке котла……………………..99
7.8.6. Требования безопасности по окончании работы………………102
8 Технико-экономическое обоснование 105
8.1 Постановка цели и задач 105
8.2 Выбор аналога сравнения и необходимость замены 105
8.3 Необходимость замены аналога на разработанный продукт 106
8.4 Оценка эксплуатационно-технического уровня нового продукта по сравнению аналогом 106
8.5 Организация и планирование комплекса работ по дипломному проекту………………………………………………………………………………108
8.6 Определение финансовых затрат на разработку дипломного проекта 111
8.6.1 Расходы на заработную плату 111
8.6.2 Расходы на канцелярские товары 114
8.6.3 Затраты на ПЭВМ и орг.технику 115
8.6.4 Затраты на аренду помещения 115
8.6.5 Расходы на работы, выполняемые сторонними организациями 116
8.6.6 Расходы на специальное оборудование 116
8.6.7 Расходы на электроэнергию 117
8.6.8 Накладные расходы 118
8.7 Стоимость комплектующих опытного образца и аналога 119
8.8 Затраты на монтаж опытного образца 120
8.9 Расчет капитальных вложений 123
8.10 Расчет эксплуатационных затрат 124
8.10.1 Заработная плата обслуживающего персонала 125
8.10.2 Амортизация 126
8.10.3 Затраты на электроэнергию 127
8.10.4 Затраты на текущий ремонт 127
8.11Оценка финансово-экономической эффективности разрабатываемого продукта……………………………………………………………………………129
8.12 Заключение экономической части 131
Заключение………………………………………………………………………132
Cписок использованных источников……………………………..…134

Автоматика - это область теоретических и прикладных знаний о автоматически действующих устройствах и систем.
Термин "автоматика" происходит от греческого "automatos" - "самодей-ствующий" и указывает на то, что устройство самостоятельно, без участия человека, выполняет порученные операции.
Технические устройства, на которые переводятся разные функции процесса управления, являются автоматическими или устройствами, средствами автоматики.
Использование методов и средств автоматики для преобразования неавтоматических процессов в автоматические называется автоматизацией.
Автоматизация котельной - это обеспечение необходимого режима работы оборудования с помощью средств автоматики. В зависимости от уровня использования этих средств автоматизация может быть полной, комплексной и частичной.
При пол ной автоматизации обслуживающий персонал отсутствует и его функции сведены к периодическому надзору за работой оборудования и исправлению возникающих повреждений.
При комплексной автоматизации обслуживающий персонал постоянно следит за работой оборудования.
При частичной автоматизации автоматизированы отдельные агрегаты или их части.
Эксплуатация котельных без средств автоматики запрещается.
В зависимости от выполняемых автоматическими устройствами функций различают следующие основные виды автоматизации:
1) измерение и контроль;
2) сигнализация;
3) управление;
4) регулирование;
5) защита.
Автоматическое измерение и контроль позволяют с помощью средств измерения непрерывно, периодически контролировать количественные и качественные показатели технологического процесса.
Автоматическая (технологическая) сигнализация предназначена для передачи сигналов, информируют персонал (оператора, диспетчера) о состоянии технологического оборудования и отклонения контролируемых параметров.
Сигнализация бывает световой и звуковой, а за информацией:
 Предупредительной - сигнализация момента пуска оборудования, начала технологического процесса и т.д .;
 Исполнительной - контроль выполнения предписаний обслуживающего персонала.
 Аварийной - сообщение обслуживающему персоналу о нарушении производственного процесса.
Автоматическое управление предназначено для пуска и остановки котлов, насосов, вентиляторов, дымососов и т.д. По степени участия человека во включении и отключении устройства автоматического управления разделяют на полуавтоматические и автоматические.
В первом случае приведения в действие автоматического устройства производится путем нажатия на кнопку или поворотом ручки ключа с пульта управления (дистанционное управление) или непосредственное у агрегата (местное управление).
Во втором случае импульсы посылаются датчиками, которые контролируют режим работы. Например, автоматическое включение подпитывая насоса при истечении воды из сети.
Автоматическая регулировка предназначенное для поддержки без участия человека в течение заданного промежутка времени с требуемой точностью заданных режимов технологического процесса.
В зависимости от характера измерения задающего воздействия различают системы автоматического регулирования стабилизации, программного регулирования и наблюдения.
В системах стабилизации задающее, постоянно, в системах программного регулирования оно меняется по ранее заданному законе, а в следящих, оно также изменяется, но закон изменения ранее не известный и задачей системы является обеспечение наблюдения за регулируемой величиной по мере изменения величины, задает.
Автоматическая защита предназначена для предотвращения повреждений оборудования при возникновении предаварийных режимов. Устройства автоматической защиты прекращают контролируемый процесс (например, процесс горения путем отсечки подачи газа) или обеспечивают другие меры ликвидации опасности (открывают предохранительные клапаны для снижения давления в котле и т.п.).
Автоматическая защита, контроль и сигнализация на котельных связаны между собой. Сначала подается сигнал об отклонении контролируемого пара-метра от заданного значения, а затем, когда отклонение превысит допустимый уровень, срабатывает автоматическая защита (отсекается подача газа) и выдается соответствующий сигнал.

Преимуществапрочный корпус из нерж. стали с 2 вариантами подключениявстроенный дисплей с сигнализацией состояниятонкопленочная изм. ячейка с керамической мембраной2-х проводная система, 4 ... 20 мАпараметрирование с помощью клавиш под крышкой корпусарегулировка диапазона измерения 1:5 (макс. 1:10)точность измерения < 0,25 % (типично)Измерительный преобразователь давления состоит из тонкопленочной изм. ячейки с керамической мембраной, платы электроники и цифрового индикатора.Все компоненты находятся в полевом корпусе из нерж. стали (∅ 80 мм) со стеклянной крышкой и подключением к процессу из нерж. стали. На задней стороне корпуса находится электрическое соединение для питания с помощью токовой петли 4 ... 20 мА. Соединение осуществляется через штекерный разъем. На передней стороне корпуса находится 5-позиционный дисплей за стеклянной крышкой. Под дисплеем находятся 3 кнопки для параметрирования измерительного преобразователя давления. Над дисплеем находятся зеленый и красный СИД для индикации рабочего состояния. Измерительный преобразователь давления ZD поставляется в 2 вариантах (см. габаритный чертеж). В радиальном исполнении (тип A) дисплей расположен параллельно подключению к процессу. Дисплей может поворачиваться макс. на ±120° относительно подключения к процессу. В осевом исполнении (тип B) дисплей расположен под прямым углом к подключению к процессу. Дисплей может быть повернут на 360° относительно подключения к процессу.С помощью кнопки „M“ выбирается режим работы. Доступны следующие режимы работы:измеренное значениепарольединица измеренияначало и конец диапазона измеренияверхнее и нижнее предельное значениекоррекция нулевой точкиверхний и нижний пределы насыщения токаэлектрическое демпфированиеС помощью двух других кнопок осуществляется установка значений в отдельных режимах работы. Для контроля установленного диапазона измерения и состояния над дисплеем расположены 2 СИД. Зеленый СИД сигнализирует, что измеренное давление лежит в границах установленных предельных значений. Красный СИД светится, если измеренное давление лежит за границами установленных предельных значений и в случае ошибки.3.2.4 Датчики пламени ФД-1Предназначены для работы в качестве чувствительного элемента в схемах защиты и сигнализации при погасании мазутного факела в топках котлов малой мощности, печах, камерах сгорания.Рисунок 3.4 Внешний вид датчика пламени ФД-1ОписаниеЧувствительным элементом фотодатчиков являются: в ФД — фотодиод КОФ 119 АДБК; в ФД-1 — фотодиод ФД-263, который крепится в специальных держателях, находящихся на оправе. Фотоэлемент защищен стеклом, которое крепится в корпусе пружинным кольцом.Для предохранения фотодатчика от чрезмерного нагрева он снабжен радиатором, а для предотвращения загрязнения стекла предусмотрен штуцер для подвода воздуха. Датчики монтируются на специальном тубусе, установленном в обмуровке котла, либо на горелочном устройстве на расстоянии 1,0...1,2 м от форсунки.При необходимости снижения чувствительности фотодатчика он может быть диафрагмирован шайбами необходимого диаметра, которые поставляются с фотодатчиком.Таблица 3.1 Технические характеристики ФД-1ИсполнениеОбщепромышленноеВозможная защита:от загрязнения стеклаВоздушным потокомот перегреваВоздушным потокомГабаритные размеры, мм100×106×120Масса, кг, не болееФД0,55ФД-10,73.2.5 Преобразователь частоты HYUNDAI N700V-900HF[24]Универсальный преобразователь частоты с улучшенным векторным управлением, обеспечивающим высокие динамические характеристики, малое время реакции привода на изменение нагрузки, предназначен для  управления общепромышленным электроприводом - привод станочного оборудования, транспортеры, конвейеры, смесители, экструдеры, дозаторы, системы вентиляции, насосы, дымососы, подъемно-транспортные механизмы, лебедки, краны, лифтовое оборудование, пресс, резак, промышленная стиральная машина и т.п.Технические данныеПылевлагозащита: IP20Мощность двигателя, не более (кВт): 90Номинальный ток двигателя, не более (А): 176Номинальное входное напряжение (В) 3-фазы 380-480В (±10%) 50/60 ГцВыбор напряжения питания двигателя (В): устанавливается пропорционально напряжению сети - 380/400/415/440/460/480В, заводская установка 440ВДиапазон выходных частот (Гц)0,1 - 400 ГцТочность частоты:Цифровая установка : ±0.01% от максимальной частоты,Аналоговая : ±0.2%(25±10°C)Разрешение по частоте Цифровая установка : 0.01 ГЦ,Аналоговая установка : макс. частота / 4,000Метод управления: ШИМ система модуляции пространственного вектораХарактеристика напряжение/частотаВольт./частотное управление (постоянный вращающий момент, сниженный вращающий момент), свободное вольт/частотное управление, свободное управление напряжение/частота, безсенсорный векторный контрольЦифровой интерфейс/протокол: порт RS485/ ModbusПерегрузочная способность:150%/ 60 секПусковой вращающий момент: 200% при 0,5 ГцДинамическое торможение (кратковременное): тормозной прерывательBRD-VZ3-750Hх2 и тормозной резистор RB-22P5-HD-6x2 (опционально)Минимальное значение тормозного резистора (Ом):6Торможение постоянным током: торможение активируется при заданной частоте или при подаче внешнего управляющего сигнала (Мощность торможения, время, частота программируются произвольно).ПИД-управление:ПИД-регулятор встроенДистанционное управление:1. Съёмная панель управления, вынос 1,5 - 3 метра2. Цифровой оператор OPE-N7 с функцией копирования (опционально), вынос 1,5 - 3 метра3. Клеммы цепи управления4. Порт RS485 (RJ45)RUN(Сигнал во время работы), FA1(Сигнал прихода частоты типа 1 ), FA2 (Сигнал прихода частоты типа 2 ), OL (Сигнал извещения о предстоящей перегрузке), OD (Отклонение вывода для PID управления), ALM (Сигнал тревоги), FA3(Сигнал прихода только для установленной частоты), OTQ (Чрезмерный вращающий момент), IP (Сигнал мгновенного останова), UV(Сигнал недостаточного напряжения), TRQ (Ограничение вращающего момента), RNT (время работы истекло), ONT (время вкл. истекло ), THM (Тепловое предостережение), BRK (Размыкание тормоза), BER (Ошибка торможения), ZS (Сигнал выявления нулевой скорости), DSE (Чрезмерное отклонение скорости), POK (Завершение позиционирования), FA4(Сигнал прихода чрезмерно установленной частоты 2), FA5 (Сигнал прихода только установленной частоты2), OL2 (Сигнал извещения о предстоящей перегрузке 2), IPALM (Сигнал предупреждения о кратковременном сбое питания ), UVALM (Сигнал предупреждения о недостаточном напряжении )Функции отображения: Выходная частота, выходной ток, преобразованное значение частоты, история автоматических выключений, состояние входной и выходной клемм, ввод электропитания, выходное напряжение, вращающий момент двигателя.Главные функции: Свободная установка V/f (7 точек), ограничение верхней/нижней частоты, скачок частоты, кривая регулируемой скорости, уровень ручного усиления вращающего момента/точка торможения, регулировка аналогового измерителя, пусковая частота, регулировка несущей частоты, электронная тепловая защита, свободная установка, внешний пуск/останов (частота/диапазон), выбор аналогового ввода, повторный запуск после автоматического выключения, пуск со сниженным напряжением, ограничение перегрузки, перезапуск после кратковременного сбоя питания, различные виды вывода сигнала, инициализация установки величины, автоматическое замедление во время блокировки источника питания, функция AVR, автонастройка (Онлайновая/офлайновая).Функция защиты: От повышенного тока, повышенного напряжения, пониженного напряжения, защита от перегрева, от короткого замыкания, ненормальное функционирование, сбой заземления при пуске, мгновенный останов, ошибка USP, ошибка от пропадания фазы, перегрузка резистора управления, внешнее автоматическое выключение, ошибка связи.Опционально поставляется:Плата сопряжения с энкодером FeedBack N7-FB, оператор с функцией копирования OPE-N7, кабель для оператора, тормозной резистор, регенеративный блок управления, реактор переменного тока, реактор постоянного тока, фильтр EMC, блок управления повышенными гармониками, фильтр LCR, применяемая установка управления.Температура окружающего воздуха:-10 ... +50 °СВлажность окружающего воздуха: Относительная влажность 90% или менее (при отсутствии конденсата)Температура хранения: -20 ~ 60 °СВибрация5.9 м/сек2( 0.6G)(5.5~22КВТ)/2.94 м/сек2 (0.3G)(30~132КВТ)Высота: Высота не более 1000м над уровнем моряОкружающая среда: Подлежит использованию в помещении (в котором отсутствует коррозийные и легковоспламеняющиеся газы, масляный туман, пыль и грязь)Спецификация питания подаваемого на инвертора. Колебание напряжения не более ±10%.б. Перекос фаз не более ±3%.в. Отклонение частоты не более ±4%.г. Коэффициент гармоник ТНД (общее гармоническое искажение) =10% или менее.Габариты, ВхШхГ (мм)740х420х320 Вес, кг70Другими словами рассчитан на любое применение - от самых мощных нагрузок с постоянным моментом на номинальной нагрузке до простых с переменной нагрузкой.Напряжение сети пропорционально напряжению электродвигателя может программироваться на значения: 380/400/415/440/460/480 вольт.Имеет высокий пусковой момент и большой функционал. Возможна работа с энкодером при наличии платы N7-FB.Есть возможность подключения терморезистора.Преобразователь тока в давление серии 2700Характеристики: Входной сигнал: 4-20 мА. Источник воздуха: Минимум: 0,3 бар выше максимального выходного сигнала; Максимум: 6,9 бар. Выходной сигнал: От 0,2 до 1,0 бар, от 0,4 до 2,1 бар. 4. Разработка программной части системы4.1 Особенности разработки программ для устройств сбора и обработки информацииСистема автоматизации SIMATIC объединяет все подсистемы, которые используются для решении задач автоматизации - от полевого уровня до управления процессом - в рамках однородной системной архитектуры. Всем потребностям автоматизации процесса и производства соответствует серии программируемых контроллеров S7-300 - контроллер с возможностью модульного расширения, который предназначен для применения как в системах с минимальными требованиями, так в высокопроизводительных системах.STEP 7,[1, 2] является программным обеспечением разработки программ для системы SIMATIC. Программный продукт STEP 7 для структурного (блочного) программирования использует такие языки программирования: к ним относятся STL (statement list - список операторов или список мнемоник), LAD (ladder logic или ladder diagram - контактный план, представления, схожее с диаграммами релейной логики; многоступенчатая схема), FBD (function block diagram - диаграмма функциональных блоков или функциональный план) и пакет SCL (structured control language - структурированный язык управления)Рисунок 4.1- Интерфейс программы SimaticОбъекты STEP 7 соединены с помощью древовидной структуры. На рисунке показана важнейшая часть древовидной структуры (или "главная ветвь"). Выделенные объекты являются контейнерами для других объектов. Это те объекты, которые находятся на жестком диске устройства программирования. Если программируемый устройство подключено к CPU, то можно переключиться в режим интерактивного просмотра выбрав опции меню View -> Online.При адресации переменных можно выбрать один из двух способов: абсолютная адресация (absolute addressing) и символическая адресация (symbolic addressing). Абсолютная адресация использует многочисленные адреса, начиная с нулевого, для каждой адресной области. Символическая адресация применяет буквенно-цифровые имена, которые определяются в таблице символов для глобальных адресов или в разделе описаний для локальных адресов. Расширением абсолютной адресации является косвенная адресация, при которой адреса ячеек памяти неизвестны до начала выполнения программы и вычисляются во время работы.6305555677535Цифровой модуль вводаБайт 0Биты з 0 до 7Цифровой модуль вводаБайт 1Биты з 0 до 7Цифровой модуль вводаБайт 4Биты з 0 до 7Цифровий модуль выводаБайт 5Биты з 0 до 7Абсолютный адрес: І1.5ВходБайт 1Бит 500Цифровой модуль вводаБайт 0Биты з 0 до 7Цифровой модуль вводаБайт 1Биты з 0 до 7Цифровой модуль вводаБайт 4Биты з 0 до 7Цифровий модуль выводаБайт 5Биты з 0 до 7Абсолютный адрес: І1.5ВходБайт 1Бит 5Рисунок 4.2 - Абсолютная адресация переменных[22]Каждый вход и выход имеет абсолютный адрес, предназначенную конфигурацией аппаратуры. Этот указывается непосредственно, то есть абсолютно. Абсолютный адрес может быть заменен символьным именем.При символической адресации вместо абсолютных адресов используются имена (называемые символами, symbol). Задать имя пользователя может сам. Такое имя должно начинаться с буквы и может содержать до 24 знаков. В STL не позволено использовать ключевые слова в качестве символов. Для использования ключевых слов в качестве символов в SCL необходимо использовать символ решетки "#" перед таким именем.Имя (или символ) должно быть назначено абсолютному адресу. Различают глобальные символы и локальные символы, действительны только в блоке.Имена глобальным символам можно назначить в таблице символов следующим объектам:блокам данных и кодовым блокам;входам, выходам, периферийным входам, периферийным выходам;маркерам, таймером и счетчикам;пользовательским типам данных;таблицам переменных.Глобальный символ может содержать пробелы, специальные и национальные буквы, такие как умляутом. Имена локальных данных определяются в разделе описаний соответствующего блока. Эти имена могут содержать только буквы, цифры и знак подчеркивания. Для создания конфигурации программируемого контроллера используется инструмент Hardware Configuration. Конфигурация выполняется автономно без подключения к CPU. Также можно использовать этот инструмент для адресации и параметризации модулей. Конфигурация аппаратного обеспечения начинается с выбора станции, затем следует обратиться к меню Edit -> Open Object или дважды щелкнуть мышью на объекте Hardware в открытом контейнере SIMATIC 300 Station.Когда конфигурация закончена, с помощью команды Station -> Е Consistency Check проверяется введенная информация не содержит ошибок.Команда Station -> Save записывает на жесткий диск настройки таблицы со всеми данными значений параметров в проекте.Команда Station -> Save and Compile не только сохраняет, но и компилирует настройки таблицы и записывает скомпилированные данные в объект System data в автономный контейнер Blocks.Hardware Configuration генерирует контрольную сумму (checksum) корректно скомпилированного станции и сохраняет ее в системных данных. Идентичные системные конфигурации имеют такую ​​же контрольную сумму.4.2 Разработка программ для устройств сбора и обработки информацииРисунок 4.3- Выбор процессора.Рисунок 4.4 – Выюор многоступенчатой схемыРисунок 4.5 - Конфигурирование аппаратурыРиссунок 4.6 – соединение ПЛК и ПК.5. Разработка АРМ диспетчера5.1 Выбор SCADA-системы, либо среды проектирования АРМаWinCC - это система визуализации, которая сводит вместе на платформе Windows NT ноу-хау фирмы Siemens, ведущего поставщика продуктов в области автоматизации процессов, и компетенцию компании Microsoft, ведущей на мировом рынке в области разработки программного обеспечения для персональных компьютеров.[25]WinCC - это сокращение от Windows Control Center [Центр управления Windows], он предоставляет пользователю все возможности для надежного управления процессом в стандартной среде Windows NT.WinCC - первый в мире IHMI (Integrated Human Machine Interface [Интегрированный человеко-машинного интерфейса]) - программная система, которая полностью интегрирует программное обеспечение пользователя для управления установкой в ​​автоматизируется процесс. Его удобные для использования компоненты автоматизации предлагают беспроблемную интеграцию в новые или уже существующие установки.WinCC комбинирует современную архитектуру приложений Windows NT с простотой использования графической разработки программ. Он предоставляет все необходимые функции для построения полного мониторинга процесса и решения задач управления.В спектре продуктов для визуализации SIMATIC HMI (HMI - Human Machine Interface [человеко-машинный интерфейс]) WinCC представляет собой разбитую на уровни по цене и производительности систему управления и наблюдения класса SCADA с мощными функциями управления автоматизированными процессами. WinCC особенно отличается своей открытостью. Она легко взаимодействует со стандартными и пользовательскими программами, в результате чего возникают решения по визуализации, которые точно удовлетворяют практическим требованиям. Благодаря открытым интерфейсам системные интеграторы могут разрабатывать собственные программы, целенаправленно надстраивая системные расширения на основе WinCC.WinCC - это современная система с удобной панелью управления, открытая для мира делопроизводства и производства продукции, зрелая и надежная в работе, эффективно проектируемая, масштабируемая для простых и сложных задач и при этом легко встраивается в приложения для широкого класса предприятий до встраивания в MES- и ERP-решения. Кроме того, WinCC может применяться во всем мире и во всем мире поддерживается отделениями обслуживания и поддержки фирмы Siemens.5.2 Создание мнемосхемы системыПосле того как наша программа создана и записана в PLC можно приступать к визуализации процесса автоматизации: построения технологического процесса в SCADе и связи последней с программой программирования.[1, 2]Рисунок 5.1 Выбор конфигурации программыРисунок 5.2 Выбор тегов для создания мнемосхемыЗапускаем WinСС через Step7. Для этого в окне основной программы щелкаем по WinCC Application. Откроется графическая оболочка пакета, в которой из имеющейся библиотеки картинок технологического оборудования необходимо собрать схему процесса (как конструктор из деталей).Рисунок 5.3 Выбор блоков мнемосхемы.Для отображения параметров процесса в SCADа выбранные нами анимированные объекты необходимо привязать к переменным, заданным в таблице символов Step7. Связь осуществляется посредствам Teg-ов, которые считывают из памяти контроллера значения нужных переменных и привязывают их к анимированным объектам.Тeg-и прописываются следующим образом: нажимаем на интересующем нас элементе индикации, заходим в его свойства и в графе Teg прописываем имя интересующей переменной из таблице символов (переданной из Step7).Рисунок 5.4 – Мнемосхема работы котла КВГМ-506 Расчетная часть6.1 Математическое описание объекта управленияС целью получения модели исследуемого объекта управления, с дальнейшим ее использованием при синтезе системы управления, а также при ее расчете, был использован экспериментальный метод моделирования. То есть на вход исследуемого объекта подавались сигналы определенного вида (ступенчатые воздействия), и фиксировались изменения выходных переменных. Также была проведена аппроксимация экспериментальных данных и были получены следующие модели объектов. 1. Модель объекта по каналу управления: зависимость температуры воды на выходе из котла от % открытия регулирующего органа (клапана на газе).Рисунок 6.1 Ступенчатое воздействиеРисунок 6.2 Переходная характеристика объекта по каналу управленияПараметры входного воздействия (степень открытия клапана):значение входного воздействия до эксперимента = 30% значение входного воздействия после эксперимента = 34%.Параметры выходного сигнала объекта:среднее значение выходного сигнала до опыта=70 °С. установившееся среднее значение выходного сигнала после опыта 77 °С. Таблица 6. SEQ Таблица \* ARABIC \s 1 1 Значения экспериментальной аппроксимируемой кривойВремя, сТемпература воды на выходе, °C0702070407060718072,410073,312073,914074,616075,118075,920076,222076,224076,526076,628076,730076,832076,934077360773807740077Шаг дискретности по времени - 20 с. Число точек кривой разгона - 21 шт.Кривые разгона устойчивых объектов в большинстве случаев имеют S-образный характер (рис. 6.3). При некотором упрощении объекты этого типа могут быть аппроксимированы последовательно соединенными апериодическим звеном 1-го порядка и звеном чистого запаздывания.