Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Выбор технических средств и разработка программы для системы сбора данных и управления»

Пояснительная записка

(АПП.00000.002.ПЗ)

Вариант № 1.2.3

Руководитель:

________ П. М. Гофман

(подпись) (инициалы, фамилия)

__________«___»_______2012 г.

(оценка, дата)

Разработал:

студент группы 24-2

________ К. О. Дудалев

(подпись) (инициалы, фамилия)

«____»________________2012 г.

(дата)

Красноярск, 2012

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

Учебная дисциплина: Технические средства автоматизации

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Тема: Выбор технических средств и разработка программы для системы сбора данных и управления на базе SCADA "ADAMView

Выполнил студент группы 24-2

_______________К. О. Дудалев

Дата выдачи: «3» сентября 2011 г.

Срок выполнения: _________________

Руководитель:_________ П. М. Гофман

1. Задание на проектирование

Выбрать технические средства, создать программу управления технологическими параметрами и программу управления – эмулятор (модель) на базе инструментальных сред для разработки приложений сбора, обработки и графического представления данных и управления (SCADA) "ADAM View"

Индивидуальное задание на проектирование

Вариант №1

Предусмотреть:

1. Локальное аналоговое ПИД- регулирование соотношения параметров объектов N 2 и N 3,

(x2 ан.- термометр сопротивления), x3 ан.- однополярный сигнал 0-10в. Управлять параметром x2 ан., стабилизировать x3

ан. (двухпозиционный регулятор с настраиваимой зоной нечувствительности). 2. Индикацию на ПК объекта N 4 через заданный интервал времени значения наименьшего из трех параметров объектов N 1, 2, 3. (x1 ан – токовый сигнал 4-20 мА.); сигнализацию на соответствующем ПК выход каждого

регулируемого параметра объектов N 1, 2, 3 за пределы ограничений и запись этой информации в Excel на ПК объекта N 4.

3. Индикацию на ПК объекта N 3 ( в виде смены информации на табло) номера любого из объектов (N2, или N3 ), где сигналы управления x2 ан.упр. или x3 двухпоз.упр. вышли за заданные пределы ограничений , а так же значения этих сигнала в момент нарушения границ .

4. Возможность индикации состояния заданной логической функции у = f(х1, х2, хЗ, х4) дискретных выходных сигналов объектов N1,N2,N3,N4 на ПК объекта N 3.

Примечание: логическую функцию у = f(х1, х2, хЗ, х4) следует предварительно минимизировать.

Подвариант №2

Выходные сигналы бъектов подавать на модульный промышленный компьютер MIC 3000, входные сигналы - через устройства удаленного сбора данных и управления на базе серии ADAM 4000. Распределенные УСО подключать к промышленным рабочим станциям.

Логическая функция, вариант №3

Руководитель: ________________

^{(подпись)}

Задание принял

к исполнению: ________________

^{(подпись)}

Реферат

В данном курсовом проекте произведена разработка структурной схемы системы управления и выбор технических средств для нее, разработана рабочая программа и модель программы на базе SCADA " ADAMView"

Курсовая работа содержит пояснительную записку на 26 листах, состоящую из 23 рисунков, 8 литературных источников.

Содержание

1. Задание на проектирование 3

Реферат 4

Содержание 5

2. Структурная схема управления 8

1.2 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 6000 9

Рисунок 2 - Структурная схема на базе контроллеров серии ADAM 6000 9

1.3 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 5510 10

1.4 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 5510/TCP 11

1.5 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллера WINCON-8000 12

3. Выбор аппаратных средств 13

3.1. MIC – 3001/8 – 4А 13

3U/4U 8-слотовый каркас CompactPCI 13

13

Рисунок 6 - MIC – 3001/8 – 4А 13

Вмещает 6 модулей высотой 3U (кроме процессорного) 13

Монтируется в 19 дюймовую стойку на панель 13

Источник питания ATX 13

Система оповещения об отказах (по заказу) 13

(В списке литературы порядковый номер 4) 13

Цена : 2600руб. 13

3.2. Нам подходит несколько моделей этого типа, но остановимся на более 2ух современных MIC-3612, MIC-3640. Различие в основном в портах нам хватит и 4 портов, следовательно выбираем MIC – 3612. 13

MIC – 3612 13

4-портовая плата RS – 232/422/285 13

13

Рисунок 7 - MIC – 3612 13

Соответствие спецификации PCI версии 2.1 13

Скорость передачи до 921,6 кбит/с 13

4 порта RS – 232/422/285 13

Приемопередатчик 16С954 с FIFO-буфером 128 байт 13

Стандартный форм-фактор CPCI 3U 13

Присвоение адресов ввода-вывода на шине PCI автоматически в режим plug-and-play 13

(В списке литературы порядковый номер 5) 14

Цена : 13572руб. 14

плата АЦП). В целях экономии средств выбираем 1711. 14

PCI – 1711 14

Недорогая многофункциональная плата сбора данных 14

14

Рисунок 8 - PCI – 1711 14

АЦП 12 бит, 100 кГц 14

16 потенциальных аналоговых входов 14

Поканально программируемое усиление (КУ: 1, 2, 4, 8, 16) 14

Автоматическое сканирование каналов 14

Буфер FIFO на 1К значений 14

2 канала ЦАП 12 бит (только РСI - 1711) 14

16 цифровых входов и 16 цифровых выходов 14

Программируемая схема запуска 14

(В списке литературы порядковый номер 6) 14

Цена : 352.38 $. 14

3.4. Выбор упал между моделями ADAM – 4050, ADAM – 4051, ADAM – 4051-В.4051и4051-В имеют 16 каналов соответственно и дороже, нам хватит 1ан.канало поэтому выбираем ADAM – 4050. 14

ADAM – 4050 15

Модуль цифрового ввода – вывода 15

15

Рисунок 9 - ADAM – 4050 15

7 цифровых входов 15

Входное напряжение от 0 до 30 В 15

8 выходов типа «открытый коллектор» 15

Предусмотрена возможность работы с электронными реле 15

(В списке литературы порядковый номер 7) 15

Цена : 91$ 15

Цена : 158$ 16

4. Пакет ADAM View 16

4.1 Настройка устройств 16

4.2 Настройка параметров исполнительной среды 16

4.3 Администрирование 18

4.4. Настройка сети. 18

4.5 Описание программы управления 19

4.6 Описание стратегии - модели 19

4.7 Пояснение к экранным формам интерфейса оператора 20

4.8 Краткое описание функциональных блоков стратегии, элементов отображения и управления 23

В форме TASK2 осуществляется сбор и передача дискретных сигналов. 23

4.9 Описание функциональных блоков, использованных в программе 26

‑ данный блок предназначен для установления связи между элементами управления Редактора форм отображения и функциональными блоками Редактора задач. Значение, связанное с элементом управления, входящим в окно формы отображения, может быть передано функциональным блокам задач посредством блока Тэг. 26

ПИД-регулятор предназначен для стабилизации заданного параметра в контуре автоматического управления с пропорционально – интегрально – дифференциальным законом регулирования. 26

Выход блоков предназначен для выдачи сигналов регулирования, связываемого с аналоговым выходом физического устройства, который непосредственно осуществляет управление объектом. 26

‑ Данный блок предназначен для выполнения одной математической операции такой как сложение или вычитание или умножение, или т.д. 26

Данный блок предназначен для приема сигналов. 26

Данный блок предназначен для передачи сигналов. 26

Данный блок предназначен для ввода аналоговых сигналов. 26

Заключение 27

В данной курсовой работе был произведен выбор средств для системы сбора данных и управления. Была разработана программа (стратегия и модель) сбора и обработки данных с помощью SCADA-пакета «ADAMView» фирмы Advantech. 27

Список литературы: 28

2. Структурная схема управления

Структурная схема распределённой системы управления на базе промышленных компьютеров MIC-3001 и устройств сбора и управления на базе контроллеров серии ADAM 4024 и ADAM 4050

Рисунок 1 – Структурная схема

В данной схеме применяются промышленные компьютеры MIC-3001, объединённые в сеть на основе протокола Ethernet.

1.2 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 6000

Рисунок 2 - Структурная схема на базе контроллеров серии ADAM 6000

В данной схеме компьютеры, объединяются в сеть на основе протокола Ethernet. Контроллеры ADAM 6050 и ADAM 6022 подключаются через Ethernet в общую сеть.

1.3 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 5510

Рисунок 3 - Структурная схема на базе контроллеров серии ADAM 5510

В данной схеме компьютеры объединяются в сеть на основе протокола Ethernet. Контроллеры же подключаются по стандарту RS-485

1.4 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллеров ADAM 5510/TCP

Computer №1

Computer №2

Computer №3

Рисунок 4 - Структурная схема на базе контроллеров серии ADAM 5510/TCP

1.5 Структурная схема распределённой системы управления на базе контроллера WINCON-8000

Рисунок 5 - Структурная схема на базе контроллера серии Wincon — 8000

В данной структурной схеме компьютеры объединяются в сеть по протоколу Ethernet. Контроллер также включается в сеть по этому протоколу.

3. Выбор аппаратных средств

3.1. MIC – 3001/8 – 4А

3U/4U 8-слотовый каркас CompactPCI

Рисунок 6 - MIC – 3001/8 – 4А

• Вмещает 6 модулей высотой 3U (кроме процессорного)

• Монтируется в 19 дюймовую стойку на панель

• Источник питания ATX

• Система оповещения об отказах (по заказу)

(В списке литературы порядковый номер 4)

Цена : 2600руб.

3.2. Нам подходит несколько моделей этого типа, но остановимся на более 2ух современных MIC-3612, MIC-3640. Различие в основном в портах нам хватит и 4 портов, следовательно выбираем MIC – 3612.

MIC – 3612

4-портовая плата RS – 232/422/285

Рисунок 7 - MIC – 3612

• Соответствие спецификации PCI версии 2.1

• Скорость передачи до 921,6 кбит/с

• 4 порта RS – 232/422/285

• Приемопередатчик 16С954 с FIFO-буфером 128 байт

• Стандартный форм-фактор CPCI 3U

• Присвоение адресов ввода-вывода на шине PCI автоматически в режим plug-and-play

(В списке литературы порядковый номер 5)

Цена : 13572руб.

3.3. Нам подходит PCI – 1711(Недорогая многофункциональная плата сбора данных), PCI – 1712(Высокопроизводительная плата сбора данных), PCI – 1713(32_канальная изолированная плата АЦП), PCI – 1714, PCI – 1716(Скоростная (30 млн. выборок/с) 4_канальная

плата АЦП). В целях экономии средств выбираем 1711.

PCI – 1711

Недорогая многофункциональная плата сбора данных

Рисунок 8 - PCI – 1711

• АЦП 12 бит, 100 кГц

• 16 потенциальных аналоговых входов

• Поканально программируемое усиление (КУ: 1, 2, 4, 8, 16)

• Автоматическое сканирование каналов

• Буфер FIFO на 1К значений

• 2 канала ЦАП 12 бит (только РСI - 1711)

• 16 цифровых входов и 16 цифровых выходов

• Программируемая схема запуска

(В списке литературы порядковый номер 6)

Цена : 352.38 $.

3.4. Выбор упал между моделями ADAM – 4050, ADAM – 4051, ADAM – 4051-В.4051и4051-В имеют 16 каналов соответственно и дороже, нам хватит 1ан.канало поэтому выбираем ADAM – 4050.

ADAM – 4050

Модуль цифрового ввода – вывода

Рисунок 9 - ADAM – 4050

• 7 цифровых входов

• Входное напряжение от 0 до 30 В

• 8 выходов типа «открытый коллектор»

• Предусмотрена возможность работы с электронными реле

(В списке литературы порядковый номер 7)

Цена : 91$

3.5 Рассмотрим две модели 4024и4024-В. В 4024-В поддерживается ModBus, но соответственно это отражается на цене, по этому берём более дешевую модель 4024.

ADAM – 4024

Модуль аналогового вывода на 4 канала

Рисунок 10 - ADAM – 4024

• 12-разрядный ЦАП

• Количество каналов: 4

• Програмная настройка типа и диапазона входного сигнала

• Программируемая скорость изменения сигнала на выходе: от 0,125 до 128 мА/с или от 0,0625 до 64 В/с

• Напряжение изоляции 3000 В постоянного тока

Цена : 158$