МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА

(филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Кафедра АИСУ

Полещенко Д. А.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания

к выполнению домашнего задания

для студентов специальностей

140604.65 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технических комплексов», 220301.65 – «Автоматизация технологических процессов и производств», 230201.65 – «Информационные системы и технологии», 080801.65 – «Прикладная информатика (по областям)»

(очная, заочная формы обучения)

Одобрено редакционно-издательским советом института

Старый Оскол

2012

УДК 004.415.2

ББК 32.973

Рецензент: Директор ЗАО «ПроектЭлектроМонтаж», к.т.н. Пожарский Ю.М.

Полещенко Д.А., Интегрированные системы проектирования и управления. Методические указания к выполнению домашнего задания. Старый Оскол, СТИ НИТУ МИСиС, 2011. – 46 с.

Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления» для студентов специальностей 140604.65 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технических комплексов», 230201.65 – «Информационные системы и технологии», 220301.65 – «Автоматизация технологических процессов и производств», 080801.65 – «Прикладная информатика (по областям)» для всех форм обучения.

© Полещенко Д.А.

© СТИ НИТУ МИСиС

Содержание

Введение 3

Введение

«Интегрированные системы проектирования и управления производством» является одним из курсов, обеспечивающих общеинженерную подготовку квалифицированных специалистов в области информационных технологий. В курсе подробно излагаются методологические основы проектирования информационных систем, на основе обобщения достижений отечественной и зарубежной практики в области разработки и использования технологий проектирования, информационных систем.

Целью выполнения домашнего задания является систематизация и закрепление теоретических знаний по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления».

Выполнение работы «Разработка интегрированной системы управления технологическим процессом на базе пакетов WinCC и Step 7» позволит студентам понять и освоить все стадии процесса проектирования промышленных систем управления.

Задачами проектирования является развитие у студентов навыков самостоятельного поиска наиболее приемлемых технических решений с учётом экономических требований, использования достижений отечественной и зарубежной техники, освоение методов и технологий проектирования.

Домашнее задание №1 Разработка системы визуализации технологического процесса на базе пакета WinCc.

1. Выбрать технологический процесс для выполнения домашнего задания и согласовать его с преподавателем.

2. Описать уровень автоматизации выбранного технологического процесса.

3. Разработать и описать алгоритм программы для контура управления с ПИД регулятором.

4. В алгоритме предусмотреть дискретные сигналы для сигнализации об аварийных ситуациях по различным параметрам (минимально 3 сигнала вх/вых)

5. Разработать проект системы визуализации для выбранного процесса в SCADA системе WinCC.

6. В проекте визуализации обязательно реализовать следующее:

   1. графический интерфейс технологического процесса;

   2. просмотр мгновенных значений различных параметров (минимально 5);

   3. формирование уставки для контура управления с пульта оператора;

   4. просмотр графиков изменения выходной координаты объекта управления, сигнала управления, каналов управления (П, И, Д составляющие);

   5. выдачу сообщений при возникновении аварийной ситуации;

   6. архивацию тегов.

Домашнее задание №2 Разработка системы управления технологическим процессом на базе пакета Step 7

1. Выполняется на основании подсистемы визуализации домашнего задания №1.

2. Разработать программу на Step 7 для полученного алгоритма управления.

3. Интегрировать между собой проект визуализации WinCC с проектом в Step 7.

Указания к выполнению домашних заданий Введение

WinCC – это открытая система визуализации, которая предоставляет возможность подключения самых разнообразных контроллеров. Определение каналов связи, а также партнеров по связи производится централизованно в проводнике WinCC.

Все существенные каналы связи для соединения с контроллерами SIMATIC S5/ S7/ 505 входят в объем поставки WinCC.

Интерфейсное устройство, используемое для коммуникации между Программируемым Логическим Контроллером (PLC) и WinCC называется драйвером.

Процессные теги – поименованные области памяти в PLC, подключенные к процессу.

Кадры, изображающие процесс в режиме исполнения, создаются с помощью графической системы. В этом разделе описывается проектирование кадра процесса, поэтому вы можете применить свои творческие способности, предоставив себе полную свободу действий.

Чтобы создать новый кадр процесса и открыть Graphics Designer [Графический дизайнер], выполните действия, описанные ниже.

Графический дизайнер WinCC (WinCC Graphics Designer) – это векторно-ориентированная программа рисования. Имеются также функции для точного позиционирования, выравнивания, вращения и зеркального отражения, наследования свойств графических объектов, а также группировки, построения блоков и импорта или встраивания текстов и графики, отредактированных внешним редактором (форматы BMP, WMF, EMF или через OLE). С помощью многочисленных графических объектов, содержащихся в палитре объектов и стилей, можно также создавать изображения процесса. Внешним видом всех элементов графики можно управлять динамически. К таким свойствам, как форма, цвет, образец и т.д., можно непосредственно обращаться, а также изменять их через значения переменных или из сценариев.

Компоненты системы архивирования

Система архивирования значений процесса состоит из компонентов проектирования и исполнения.

Компонентом проектирования системы архивирования является редактор Tag Logging [Регистрация тегов]. С помощью этого редактора можно определить теги процесса и сконфигурировать вторичные архивы, определить циклы опроса и архивирования, а также выбрать значения процесса, которые будут архивироваться.

Компонент исполнения системы архивирования выполняет в режиме исполнения запись выбранных для архивирования значений процесса в соответствующий архив, называемый архивом значений процесса. Система Tag Logging Runtime [Регистрация тегов - система исполнения] реализует и обратный процесс, то есть чтение архивированных значений процесса из архива значений процесса. Это необходимо, например, когда необходимо отобразить изменение значений процесса с течением времени в виде графика или таблицы. Архивы проектируются с помощью редактора регистрации тегов (Tag Logging).

Регистрация тегов (Tag Logging) используется для приема данных из протекающих процессов и их подготовки для отображения и архивирования. Форматы данных архивов и времена регистрации и архивирования настраиваются свободно. Редактор регистрации тегов предоставляет полную свободу для индивидуальной регистрации и отображения значений параметров процесса.

Отображение значений параметров процесса происходит через онлайновую систему управления графиками и таблицами WinCC (Online Trend/Table Control), которые отображают данные во время выполнения в виде кривых и таблиц.

Задачи системы аварийных сообщений

Аварийные сообщения информируют оператора о сбоях и ошибках в процессе. Аварийные сообщения позволяют обнаружить возникновение критических ситуаций на ранней стадии и избежать вынужденных простоев.

Компоненты системы аварийных сообщений

Система сообщений состоит из компонента проектирования и компонента исполнения.

Компонентом проектирования системы сообщений является редактор Alarm Logging [Регистрация аварийных сообщений]. В редакторе Alarm Logging [Регистрация аварийных сообщений] определяются тип и содержание сообщения, а также события, при которых соответствующие сообщения отображаются на экране. Для отображения сообщений в Graphics Designer [Графическом дизайнере] есть специальный объект - WinCC Alarm Control [Окно отображения аварийных сообщений WinCC]. Компонент исполнения системы сообщений отвечает за выполнение функций текущего контроля процесса, управления выводом аварийных сообщений и их квитирования. Сообщения отображаются в табличной форме.

В процессе конфигурирования системы определяются события, инициирующие те или иные сообщения. Такими событиями могут быть, например, установка определенного бита в ПЛК или превышение переменной заданного предельного значения.

STEP 7 - это программное обеспечение для S7-300/400. основным инструментом для решения задач автоматизации является SIMATIC-менеджер. SIMATIC-менеджер - это приложение Windows 95/98/NT/XP и содержит все функции, требуемые для установки проекта. При необходимости SIMATIC-менеджер запуска­ет дополнительный инструментарий, например, для конфигурирования станций, инициализации модулей, написания и тестирования программ.

Для формулирования решения задачи автоматизации используются языки программирования STEP 7. Программа SIMATIC S7 структурирована. то есть она состоит из блоков с определенными функциями, образованных из сетей (networks) . Различные приоритетные классы предоставляют механизм ранжи­рованных прерываний пользовательской программы, исполняемой в текущий мо­мент, STEP 7 работает с переменными различных типов данных, начиная с бинарных переменных (тип данных BOOL - логический), далее с числовыми переменными (типы данных INT или REAL - целый или вещественный - для вычислительных за­дач), заканчивая сложными или комплексными типами данных, такими как массивы или структуры (формирование одной переменной из комбинации переменных раз­личных типов).