Разработка программного обеспечения автоматизированной системы управления процессом смешивания

МИНОРБНАУКИ РОССИИ

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального  образования

Самарского государственного технического университета

__________________________________________________________________

в г. Сызрани

 

Кафедра «Электромеханика и промышленная автоматика»

 

 

 

 

 

 

РАЗРАБОТКА  ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе

по дисциплине «Компьютерные системы автоматизации»

 

 

 

 

                                     Исполнитель:        

              студент группы ЭАЗ-505(32)  ________  К. А. Сафонов  

                                                                                                                         ^{(подпись)}

                  Руководитель КР:_______________  А.А. Шкромадо

                                                                                                        ^{(подпись)}

                  ________________________

                            ^{(ученая степень,  ученое звание)}

 

 

 

_____________

    (оценка работы)

_____________

                (дата)

 

 

 

Сызрань, 2013 год

Содержание.

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Описание технологического процесса……………………………………….5

2. Разработка программного  обеспечения автоматизированной  системы управления процессом смешивания………..…………………………………...6

2.1 Алгоритм программы  управления и контроля……………………………...6

2.2 Разработка операторского  интерфейса……………………………………..8

2.3 Программа контроля, управления и эмуляции…………………………….9

Заключение……………………………………………………………………….11

Библиография…………………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Автоматизация работы предприятий  по изготовлению бетонных смесей и растворив увеличивает производительность оборудования, улучшает качество продукции и снижает затраты труда. 
Автоматическое управление технологическим процессом должны обеспечивать автоматический контроль за режимами работы, агрегатов (степени заполнения бункеров, изменением режимов работы дозаторов и т.д.), контроль качества смеси и учет на выходе продукции. В современных условиях автоматизация заводов и установок по изготовлению бетонных смесей выполняется модульными комплектами аппаратуры, например, комплект "АКА-бетон". Аппаратура, входящая в данный комплект позволяет автоматизировать работу установок методом агрегатирования, т.е. введение соответствующих подсистем и блоков к базовым системам управления, за счет чего повышается уровень унификации аппаратуры, снижается ее стоимость и производственные расходы. 
В технологическом процессе производства бетонных смесей выполняются базовые операции: подача материалов в расходные бункера, дозирования, перемешивания и выдача готовой смеси. В перечисленных комплектах для управления этими операциями являются набор схемных элементов для построения базовых подсистем управления операциями подачи материалов в бункера и для управления операциями дозирования, перемешивания и выдача готовой продукции. К базовым систем может быть дополнительно подключена подсистема для дистанционного задания рецепта смеси, внесение поправок, а также для обеспечения работы аппаратуры в системах централизованного контроля и управления. Режимы работы оборудования контролируется датчиками положения рабочих органов, и датчиками максимального уровня материала в бункерах, датчиками контроля толщины на лентах конвейеров, датчиками скорости ленты конвейера. Управление заслонками бункеров осуществляется исполнительными механизмами. Для дозирования материалов используется дозаторы с унифицированным циферблатным указателем веса, в которых есть датчики аварийного перезагрузка, датчик контроля загрузки дозатора и датчик задачи массы порции.

С дозаторов материалы  поступают в перемешивал. Готовая  смесь выгружается в бункер. На центральном пульте установлены дистанционные указатели работы основных систем автоматики.

Главная задача курсового  проекта заключается в систематизации и углублении теоретических знаний и развитии практических инженерных навыков по разработке и проектированию системы автоматизации технологического процесса (или отдельной стадии), а также изучение порядка работы по созданию АСУ ТП с помощью программного комплекса TRACE MODE и разработка проекта учебной АСУ ТП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание технологического процесса

 

Схематично аппарат с мешалкой можно представить следующим образом:

 

 

Рис. 1 Схематичное изображение объекта управления.

 

Концентрация вещества в выходном растворе аппарата с мешалкой описывается дифференциальным уравнением,  где:

, - два входных потока (расход входных растворов).

, - относительные концентрации веществ в первом и втором потоке.

 - масса растворённого вещества  ( - допущение).

 - выходной поток (выходной  расход).

 - выходная концентрация.

Параметры технологического процесса (начальные значения переменных, значения констант).

 

M,  кг	G_1,  кг/с	G_2,  кг/с	С_1,  %	С_2,  %
8,4	0,56	0,72	0,62	0,33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Разработка  программного обеспечения автоматизированной  системы управления процессом смешивания

 

2.1 Алгоритм  программы управления и контроля

 

Данная система будет  обеспечивать смешивание сырья от начальной концентрации до требуемой и выдачу на пульт централизованного наблюдения оператора сигналов о значениях параметров системы и их отображение.

В ходе выполнения программы  должны выполняться следующие действия:

- смешения песка и цемента с заданной концентрацией вещества.

Построение алгоритма программы управления и контроля осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 19.701-90, 24.301-80, при этом учитывая, что алгоритм — это заранее заданное понятное и точное предписание возможному исполнителю совершить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Основные свойства алгоритмов следующие:

1. Понятность для исполнителя — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2. Дискретность (прерывность, раздельность) — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

3.   Определенность — каждое плавило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4.   Результативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоритм либо должен приводить к решению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.

5. Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

 

Описание процесса.

Первым этапом является пересыпания сырья в бак смесителя, далее эта смесь размешивается  и с нужной концентрацией подаётся на выходную трубу. Имеется возможность  изменять концентрацию смеси путём  увеличивания/уменьшения расхода цемента. При использовании ПИД-регулятора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Разработка операторского интерфейса

 

На рисунке 2 представлен  разработанный интерфейс оператора. На экране монитора расположены следующие  элементы:

1. Шкалы для отображения концентрации песка, концентрации цемента, выходной концентрации и расхода;
2. поля для отображения и ввода первоначального уровня расхода песка и цемента, желаемой концентрации раствора;
3. диаграмма отображающая кривую концентрации выходной смеси;
4. поле для отображения изменения концентрации выходной смеси.

 

Рис. 2. Общий вид операторского  интерфейса разработанной системы.

 

 

 

 

2.3 Программа  контроля, управления и эмуляции

 

Программа контроля, управления и эмуляции состоит из одного блока написанного на языке FBD.

Рис. 3 Программа смесителя.

Программа, проиллюстрированная на рисунке 3, предназначена для смешения песка и цемента с нужной концетрацией. В ней участвуют переменные (см. рис. 4).

Рис. 4 Аргументы программы.

«Звено PID» формирует выходное значение по ПИД-закону (в данном случае по ПИ-закону) от величины, поданной на его вход INP. Для ввода значений настроек используются три входа: KP − коэффициент при пропорциональной составляющей, KD − при дифференциальной, KI − при интегральной.

Рис. 5 Результат работы программы.

Заключение

 

В данном курсовом проекте была разработана система управления процессом приготовления бетонной смеси. В качестве среды разработки была выбран инструментальный программный комплекс TRACE MODE. В результате были созданы экран пользовательского интерфейса и программа контроля, управления и эмуляции, которые могут быть в дальнейшем использованы для управления подобным процессом. Система позволяет производить управление технологическим процессом, осуществлять контроль за ним с рабочего места оператора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиография

 

1) Пьявченко Т.А. Проектирование  АСУТП в SCADA-системе. – Учеб.пособ., − Таганрог, 2007.

2) Справочная система TRACE MODE 6.08.

3) Автоматизированные системы управления технологическими процессами (справочник)./ Под ред. акад. Б.Б.Тимофеева.- К.: Техника, 1983.-351 с., ил.

4) Шкромадо А.А. Проектирование компьютерной системы автоматизации. – Учеб.-метод. пособие по выполнению курсовой работы. – Сызрань, 2011.