Главная стр 1
скачать
Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

Морской государственный университет



Имени адмирала Г.И. Невельского”

Кафедра автоматических и информационных систем


Отчет по преддипломной практике.


Тема дипломной работы: “Разработка системы автоматического управления кондиционирования и вентиляции ТЦ “МАКСИМ””

Место прохождения практики: кафедра АИС

Руководитель практики: Клюева С. В.

Содержание


2.Введение 3

4.Назначение технологии OLE for Process Control 11

5.Назначение GENESIS32 13

2.1.GraphWorX32 15

2.2. TrendWorX32 16

2.3. AlarmWorX32 17

6.Особенности систем реального времени 18

7.“Умный дом” или “Интеллектуальное здание” 20



  1. Постановка задачи

На примере ТЦ “МАКСИМ” рассмотреть основные принципы построения системы автоматического управления кондиционирования и вентиляции.



  1. Изучить элементы управления АСУ с использованием на основе GENESIS 32.

    1. Мнемосхема - основные этапы построения. Управление кондиционирования ТЦ ”МАКСИМ” GraphWorkX.

    2. Разработка интерфейса отображения и управления температурными датчиками TrendWorkX.

  2. Обзор теории

    1. Разработка систем реального времени на основе SCADA систем.



  1. Введение


GENESIS32 является комплексом клиентских и серверных приложений, основанных на технологии OPC (OLE for Process Control – технология связывания и внедрения объектов для промышленной автоматизации), которые предназначены для разработки прикладного программного обеспечения визуализации контролируемых параметров, сбора данных и оперативного диспетчерского управления в автоматизированных системах управления технологическими процессами (далее, – АСУТП).

  1. Температурные датчики




  1. Общая схема системы автоматики

Общая схема комлекса системы атоматики приведена на рисунке 5




Рисунок 1 Основные компоненты системы автоматики вентиляции и кондиционирования


  1. Узел – электронный блок выполняющий следующие функции:

- формирование управляющих сигналов 0-10В для приводов воздушных заслонок, привода трехходового клапана и управления электронагревателем воздуха (четыре линии);

- трансляция линии питания приводов (4 линии);

- обработка обратных связей приводов 0-10В (4 линии);

- обработка сухих контактов с датчиков перепада давления (2 линии);

- формирование локальной сети МикроЛан для температурных датчиков, максимальная длина линии 70 метров, количество датчиков на линии до 20 шт;

- возможна ручная установка приводов в крайние положения с помощью «джампера»;

- работает в режиме «ведомый» с центральным компьютером по основной сети, интерфейс RS-485;

- управление температурой притонного воздуха по упрощенному алгоритмы при отсутствии центрального компьютера. Блок устанавливается на фанкойл.




  1. Семисторный блок (СБ). Предназначен для дистанционного включения-выключения однофазного вентилятора фанкойла от электрощита вентиляции (ЩУ) в ручном и автоматическом режиме. Управляющий сигнал 24В. Блок встраивается в корпус фанкойла. Возможно выполнение семисторного блока в отдельном корпусе для управления другими силовыми агрегатами или мощными контакторами.




  1. Температурный датчик (ДТ). Предназначен для измерения температуры в помещениях, воздуховодах, жидкости в трубах (накладной вариант). Диапазон измеряемых температур от -55 до +125 градусов с дискретностью 0.5 градуса. Подключается в сеть МикроЛан. Работает только в составе «Узла» или от отдельного котроллера сети МикроЛан.




  1. Контроллер сети МокроЛан (КМЛ). Предназначен для формирования локальной сети МикроЛан, имеет интерфейс RS-485 для работы в сети центрального компьтера.




  1. Сигнальное токовое реле (ДТ – датчик тока).

Предназначено для формирования сигнала о работе вентилятора фанкойла или электрического нагревателя, а также выполняет фунцию «релейного блока защиты».


  1. Щит управления. Питание 220В переменного тока, одна фаза. Вырабатывает напряжение 24В постоянного тока для приводов, узлов, контроллеров МикроЛан. Обеспечивает ручное управление включением вентиляторов фанкойлов, чиллеров, насосов и др. Максимальное количество объектов управления 12. В автоматическом режиме управление от центрального компьютера по интерфейсу RS-485.




  1. Кнопочный пост управления (КП). Предназначен для дистанционного включения силовых агрегатов, управляющихся от «щита управления»




  1. Силовой электрощит (ЩВ). Предназначен для подачи электропитания на силовые агрегаты системы вентиляции и кондиционирования: фанкойлы, электронагреватели фанкойлов, чиллеры, приточные установки, насосы и др., может комплетоваться семисторными блоками.




  1. Терминал . Предназначен для сопряжения стандартного компьютера с сетью на основе интерфейса RS-485.




  1. Датчик СО2 (ИГМ). Предназначен для измерения концентрации СО2 в обслуживающих зонах. Питание 24В, интерфейс RS-485.



  1. Основной управляющий контроллер (ЦУК) (в стадии разработки). Предназначен для управления системой вентиляции и кондиционирования при отсутствии центрального компьютера. Имеет жестко заданный алгоритм работы, возможно производить изменение уставок температур в обслуживаемых зонах. Визуализация основных параметров системы на малогабаритном графическом дисплее. Ввод основных параметров осуществляется с помощью сенсорной панели на дисплее, через многоуровневое меню.




  1. Плата управления щита автоматики (ПУ). Предназначена для установки в щит автоматики. Выполняет функции ручного включения силовыми нагрузками в комплекте с семисторонними блоками. В ручном режиме работает от встроенных кнопок «пуск» и «стоп», в автоматическом режиме от центрального компьютера или центрального управляющего контроллера, интерфейс RS-485. К плате могут подсоединятся выносные кнопочные посты управления (ДУ). Одна плата рассчитана на управления четырьмя потребителями (четыре канала). В стандартный щит автоматики может устанавливаться до 3 плат (всего 12 каналов).

На рисунке 6 представлена схема автоматизации фанкойла, приточной установки.





Рисунок 2 Схема автоматизации фанкойла, приточной установки

Здесь элементами являются

Для дальнейшего моделирования выделим из схемы элементы Т1 – датчик температуры, и «узел» интеллектуальный блок управления.




  1. Блок управления температурными датчиками

Интеллектуальный узел помещен на рисунке 7



Рисунок 3 Схема узла


По одной из линий сети для интерфейса RS-485 подключены тепловые датчики.


Обобщенная функциональная схема имеет вид:



Рисунок 4 Схема узла
  1. Назначение технологии OLE for Process Control


Технология связывания и внедрения объектов для систем промышленной автоматизации OPC (OLE for Process Control) предназначена для обеспечения универсального механизма обмена данными между датчиками, исполнительными механизмами, контроллерами, устройствами связи с объектом и системами представления технологической информации, оперативного диспетчерского управления, а также системами управления базами данных. Производители аппаратных средств, пользуясь спецификацией OPC, имеют возможность разрабатывать единственный сервер OPC для обеспечения единственного и наиболее общего способа организации доступа к данным и передачи в адрес приложений - клиентов различных производителей программного обеспечения для промышленной автоматизации.

OPC основана на модели распределенных компонентных объектов Microsoft DCOM и устанавливает требования к классам объектов доступа к данным и их специализированным (custom) интерфейсам для использования разработчиками клиентских и серверных приложений. Для обмена данными с приложениями - клиентами, разработка которых ведется на языках типа MS Visual Basic, а также с популярными приложениями типа Excel, спецификация OPC содержит дополнительные (но необязательные для реализации) требования к интерфейсу OLE - автоматизации (OLE Automation).

При использовании традиционных подходов к построению систем сбора данных и управления каждое клиентское приложение взаимодействует с устройствами различных типов через отдельные драйверы, как показано на рис. 1



Рисунок 5 Традиционная архитектура взаимодействия между приложениями и устройствами

Устройства разных производителей имеют различные форматы драйверов и, как правило, различные протоколы обмена через интерфейсы прикладного программирования, что существенно усложняет процесс интеграции оборудования и программного обеспечения разных производителей. Так, если производитель оборудования изменяет протокол обмена с производимым им устройством, это требует внесения изменений во все взаимодействующие с данным устройством клиентские приложения.

Архитектура OPC была предложена организацией OPC Foundation для решения указанной проблемы. В соответствии со спецификацией OPC доступа к текущим данным устройств (OPC Data Access), разные устройства и приложения различных производителей обмениваются данными друг с другом с использованием единого универсального программного протокола. Драйверы устройств, соответствующие спецификации OPC, называются OPC - серверами, а приложения, получающие доступ к данным устройств через интерфейсы OPC, – OPC - клиентами. В результате несколько OPC - клиентов могут получать доступ к данным устройств через один или несколько OPC - серверов одновременно, как показано на рис. 2.



Рисунок 6 Клиент - серверная архитектура, основанная на спецификации OPC

  1. Назначение GENESIS32


GENESIS32 является комплексом 32-разрядных приложений для Windows 95, Windows 98, Windows NT и Windows 2000, построенных в соответствии со спецификацией OPC. Комплекс предназначен для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления верхнего уровня систем промышленной автоматизации. В состав

GENESISZ32 также входит среда разработки и исполнения сценарных процедур VBA, обеспечивающая возможность разработки части программного обеспечения средствами Microsoft Visual Basic for Applications 6.0 (Visual Basic для приложений), входящего в популярный пакет MS Office 2000. Все программные компоненты реализованы на базе многопоточной модели и поддерживают технологию ActiveX.

В состав GENESIS32 входят следующие клиентские приложения, соответствующие спецификации

OPC:


  • GraphWorX32

  • TrendWorX32

  • AlarmWorX32

Указанные приложения могут заказываться и применяться как в составе комплекса, так и автономно.

Кроме того, фирма ICONICS поставляет перечисленные ниже дополнительные приложения и инструментальные средства разработки:



  • ScriptWorX32

  • AlarmWorX32 Multimedia

  • WebHMI

  • DataWorX32

  • Библиотека символов Symbols32 Library

  • ActiveX ToolBox

  • OPCZсерверы, разработанные ICONICS

  • OPCZсерверы, разработанные третьими фирмами

  • ICONICS GENZOPC Сервер

  • OPC ToolWorX

  • ActiveX ToolWorX

Архитектура системы показана на рис. 3.



Рисунок 7 Архитектура системы Genesis32
    1. GraphWorX32


GraphWorX32 является инструментальным средством, предназначенным для визуализации контролируемых технологических параметров и оперативного диспетчерского управления на верхнем уровне АСУТП, который полностью соответствует требованиям к клиенту OPC и поддерживает технологии ActiveX и OLE.

Основные характеристики GraphWorX32:



  1. Многопоточное 32Zразрядное приложение

  2. Возможность обмена данными с любыми серверами OPC

  3. Мощные инструменты для создания экранных форм и динамических элементов отображения

  4. Возможность встраивания элементов управления ActiveX и объектов OLE

  5. Встроенная среда редактирования сценарных процедур

  6. Microsoft Visual Basic for Applications

  7. Динамизация элементов отображения со временем обновления графической информации 50 мс

  8. Поддержка шаблонов экранных форм, содержащих наиболее часто используемые слои графических объектов

  9. Возможность встраивания в HTML страницы и другие контейнеры OLE (MS Word, MS Excel, MS Access и др.)

  10. Возможность просмотра браузерами Интернет, такими как MS Internet Explorer

  11. Обширная библиотека элементов отображения, ориентированных на построение мнемосхем промышленных объектов

  12. Возможность встраивания графиков TrendWorX32 и экранов AlarmWorX32

  13. Средства импорта графических метафайлов (WMF) и растровых изображений (BMP)

  14. Публикация экранных форм в глобальной сети Интернет

  15. Встроенный редактор выражений для выполнения математических, функциональных, логических и других операций над данными.
    1. . TrendWorX32


Пакет TrendWorX32 обеспечивает накопление, и представление текущих данных в виде графических зависимостей от времени. Кроме того, TrendWorX32 является мощным средством архивации накапливаемой информации в базах данных с возможностью последующего извлечения и просмотра на графиках. Полностью соответствует спецификациям OPC доступа к текущим и историческим данным.

Основные функциональные возможности TrendWorX32:



  • Представление значений контролируемых параметров, получаемых отсерверов OPC, на графиках различных типов в реальном масштабе времени

  • Архивирование значений контролируемых параметров в базах данных MS Access, MS SQL Server, Oracle, Microsoft Data Engine

  • Генерация отчетов на основе данных архива и публикация отчетов в Интернет

  • Вычисление статистических характеристик выборок значений контролируемых параметров

  • Извлечение значений контролируемых параметров из архивов и представление в виде графиков различных типов

  • Вывод графиков на печатающее устройство

  • Разработка и исполнение сценарных процедур на встроенном Visual Basic для приложений

  • Возможность вставки элементов просмотра графиков TrendWorX32 ActiveX в различные контейнеры ActiveX

  • Встроенное средство генерации отчетов в базах данных и MS Excel

2.3. AlarmWorX32


AlarmWorX32 является набором программных компонентов, предназначенных для обнаружения аварийных событий, оповещения оперативного персонала, приема подтверждений восприятия информации об аварийных событиях и регистрации информации об авариях в базе данных.

Основные функциональные возможности AlarmWorX32:



  • Обнаружение аварийных событий по множеству признаков и критериев, настраиваемых пользователем

  • Передача информации об обнаруженных авариях клиентским приложениям, расположенным на разных узлах локальной или глобальной сети

  • Анализ аварийных событий и действий ответственного персонала

  • Объединение всех аварийных событий и подтверждений восприятия системных сообщений ответственным персоналом в сводки аварийных событий

  • Отображение вспомогательной информации для аварийных событий, позволяющей локализовать и устранить причины аварии

  • Связь с аппаратными средствами системы через интерфейсы OPC

  • Возможность запуска сервера обнаружения аварий в качестве сервисного процесса (службы) Windows NT

  • Мощное средство конфигурирования условий аварийных событий

  • Встроенная среда редактирования сценарных процедур Microsoft Visual Basic for Applications.
  1. Особенности систем реального времени


  1. Система называется системой реального времени, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. То есть для событий, происходящих в такой системе, то, КОГДА эти события происходят, так же важно, как логическая корректность самих событий.

  2. Говорят, что система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления. Так как окружающий нас мир весьма многообразен, здесь уместно добавить, что имеются в виду именно те процессы, которые непосредственно связаны с функциями, выполняемыми конкретной системой реального времени. То есть система управления должна собрать данные, произвести их обработку в соответствии с заданными алгоритмами и выдать управляющие воздействия за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное решение поставленных перед системой задач.

Из приведенных определений следует несколько интересных выводов.

Во-первых, практически все системы промышленной автоматизации являются системами реального времени.

Во-вторых, принадлежность системы к классу систем реального времени ни как не связана с ее быстродействием. Например, если ваша система предназначена для контроля уровня грунтовых вод, то даже выполняя измерения с периодичностью один раз за полчаса, она будет работать в реальном времени.

Исходные требования к времени реакции системы и другим временным параметрам определяются или техническим заданием на систему, или просто логикой ее функционирования. Однако точное определение «приемлемого времени реакции» не всегда является простой задачей, а в системах, где одним из звеньев служит человек, подвержено влиянию субъективных факторов.

Интуитивно понятно, что быстро действие системы реального времени должно быть тем больше, чем больше скорость протекания процессов на объекте контроля и управления. Чтобы оценить необходимое быстродействие для систем, имеющих дело со стационарными процессами, часто используют теорему Котельникова, из которой следует, что частота дискретизации сигналов должна быть как минимум в 2 раза выше граничной частоты их спектра.

При работе с широкополосными по своей природе переходными процессами (транзиент-анализ) часто применяют быстродействующие АЦП с буферной памятью, куда с необходимой скоростью записывается реализация сигнала, которая затем анализируется и/или регистрируется вычислительной системой. При этом требуется закончить всю необходимую обработку до следующего переходного процесса, иначе информация будет потеряна. Подобные системы иногда называют системами квази-реального времени.

Принято различать системы «жесткого» и «мягкого» реального времени.


  1. Системой «жесткого» реального времени называется система, где неспособность обеспечить реакцию на какие либо события в заданное время является отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи.

Последствия таких отказов могут быть разные, от пролива драгоценной влаги на линии по розливу алкогольных напитков до более крупных неприятностей, если, например, вовремя не сработала система аварийных блокировок атомного реактора.

Многие теоретики ставят здесь точку, из чего следует, что время реакции в «жестких» системах может составлять и секунды, и часы, и недели. Однако большинство практиков считают, что время реакции в системах «жесткого» реального времени должно быть все-таки минимальным. Идя на поводу у практиков, так и будем считать. Разумеется, однозначного мнения о том, какое время реакции свойственно «жестким» системам, нет. Более того, с увеличением быстродействия микропроцессоров это время имеет тенденцию к уменьшению, и если раньше в качестве границы называлось значение 1 мс, то сейчас, как правило, называется время порядка 100 мкс.



  1. Точного определения для «мягкого» реального времени не существует, поэтому будем считать, что сюда относятся все системы реального времени, не попадающие в категорию «жестких». Так как система «мягкого» реального времени может не успевать ВСЁ делать ВСЕГДА в заданное время, возникает проблема определения критериев успешности (нормальности) ее функционирования. Вопрос этот совсем не простой, так как в зависимости от функций системы это может быть максимальная задержка в выполнении каких-либо операций, средняя своевременность отработки событий и т. п. Более того, эти критерии влияют на то, какой алгоритм планирования задач является оптимальным. Вообще говоря, системы «мягкого» реального времени проработаны теоретически далеко не до конца.
  1. “Умный дом” или “Интеллектуальное здание”


«Умный дом» — это

  • повышение уровня комфорта в Вашем доме

  • упрощение домашней работы

  • безопасность

  • экономия

В целом же «Умный», или «Интеллектуальный дом» — это комплекс автоматики, который управляет различной бытовой техникой и инженерными системами. Какими именно? Всеми, которые есть в доме. Например, освещением, отоплением, вентиляцией, кондиционированием, энергоснабжением, водоснабжением, электроприводами и прочим. Причем, вся эта техника взаимосвязана и управляется человеком благодаря единой центральной системе через пульт или дисплей.

Технологическое развитие современной науки позволило не только разработать, но и воплотить в жизнь интеллектуальное здание, в котором уровень автоматизации дома достигает фантастического уровня и превращает интеллектуальный дом в идеальное жилище для каждого человека. Интеллектуальное управление инженерными системами здания является на сегодняшний день одной из самых развивающихся направлений инжиниринга в области строительства. Технологии интеллектуальных систем управления зданием или, проще говоря, системы автоматизации применяются не только в коммерческом и промышленном строительстве, но и в частном жилье. Системы автоматизации, применяемые в квартирах или коттеджах, носят название система Умный Дом.

Умный дом предполагает автоматизацию всех инженерных структур дома с помощью использования соответствующего новейшего оборудования. Главным условием является управление из единого центра, то есть на базе единой системы умного дома. Устанавливаемое оборудование обеспечивает эргономичность, простоту эксплуатации, подбор оптимальных режимов использования. Оптимизация достигается за счет взаимного обмена данными с другими системами, что позволяет достичь максимальной эффективности работы всего интеллектуального дома.

Еще одной особенностью системы умного дома является то, что она подстраивается под изменение условий с тем, чтобы максимально удовлетворить потребности владельца. Потребитель может передавать управляющие сигналы через Интернет или мобильную связь. Так же как и сама система может передавать информацию владельцу.

В идеале умный дом должен реализовывать любые идеи заказчика. Конечно, в настоящее время не все из них, возможно, воплотить в жизнь, но создатели стремятся к этому максимуму. Умный дом – это сочетание таких технологий как использование инфракрасного порта, системы спутниковой навигации, Интернет, Bluetooth, GPS, WiFi и др. Не смотря на это, разобраться во всем легко, так как удобство и простота управления всеми функциями являются неотъемлемой составляющей при создании.

В целом функции умного дома можно разделить на 3 большие группы:



  • функции управления

  • мониторинга

  • обратная связь

Управление обеспечивает возможность вызова имеющихся функций самим пользователем. Мониторинг осуществляет сама система умного дома, то есть отображает необходимую информацию на мониторе. Обратная связь позволяет в зависимости от поступающего на вход структуры сигнала изменять свои выходные параметры, то есть управляет сама собой.

Если рассматривать более конкретно, то можно назвать следующие основные функции, выполняемые умным домом: дистанционное управление бытовой техникой; освещением; системой отопления; безопасности, как пожарной, так и охранной; видеонаблюдением; климатом; телевидением; электроэнергией; водной системой; озвучивание помещений; контроль протечек воды; домашние кинотеатры. И это будет не полным списком возможных функций.

В помещениях с установленной системой умного дома практически исключена вероятность аварии или других несанкционированных ситуаций. Предотвращение одной такой аварии окупит затраты на установку. Также экономия заключается в оптимальном использовании энергоресурсов. Вышеперечисленные плюсы такой структуры не исчерпывает всех достоинств умного дома.



Рисунок 8 Интеллектуальное здание.

На рисунке показаны виды автоматизации здания:



    1. дистанционное управление бытовой техникой

    2. освещением

    3. системой отопления

    4. безопасности, как пожарной, так и охранной

    5. видеонаблюдением

    6. климатом

    7. телевидением

    8. электроэнергией

    9. водной системой

    10. озвучивание помещений

    11. контроль протечек воды

скачать


Смотрите также:
Отчет по преддипломной практике. Тема дипломной работы: "Разработка системы автоматического управления кондиционирования и вентиляции тц "максим""
160.35kb.
Оттчета у каждого студента индивидуально -это зависит от специфики деятельности организации и темы дипломной работы. Фактически отчет преддипломной практики содержит вторую главу дипломной работы
588.77kb.
Отчёт по преддипломной практике
254.78kb.
Климатическое оборудование? Мы продолжаем рассматривать проблему установки систем кондиционирования и вентиляции
39.15kb.
Система кондиционирования воздуха
29.89kb.
DuctwoRx — встраиваемая система очищения воздуха для систем вентиляции и кондиционирования. DuctwoRx
10.79kb.
системы matlab и гамма для разработки систем автоматического управления
32.61kb.
Отчет о преддипломной практике
202.23kb.
Изучение панели автоматического управления двигателем постоянного тока
77.5kb.
Пособие по производству и приемке работ при устройстве систем вентиляции и кондиционирования воздуха (к сниП 05. 01-85) Утверждено
3911.46kb.
Дипломной работы Студент курса Телятицкий Александр Валентинович (фамилия, имя, отчество) Тема дипломной работы «Конфискация имущества как вид дополнительного наказания по уголовному законодательству Республики Беларусь»
67.62kb.
Дипломной практике специальности 2-37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей»
7.49kb.