Димаки А.В. Разработка автоматизированного рабочего места оператора технологического оборудования в системе GENESIS 32
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
КафедраЭСАУ
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА
ОПЕРАТОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В СИСТЕМЕ
GENESIS32
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по курсовому проектированию по дисциплине
«Интегрированные системы проектирования и управления»
Разработал:
доцент каф. ЭСАУ
Димаки А.В.
Томск 2010
2
Содержание
1. Введение 3
2. Цель работы 3
3. Содержание пояснительной записки 3
3.1. Общее описание объекта автоматизации 4
3.2. Описание автоматизируемого узла объекта 4
3.3. Обоснование выбора SCADA-системы 5
3.4. Описание использованной SCADA-системы 5
3.5. Описание разработанного АРМ 6
3.5.1. Описание разработанной графической мнемосхемы (мнемосхем)6
3.5.2. Описание подсистемы алармов (тревог)6
3.5.3. Описание подсистемы графиков (трендов)7
3.5.4. Описание разработанных баз данных 7
3.6. Результаты выполнения АРМ в отладочном режиме 7
3.7. Руководство пользователя (руководство оператора)8
3.8. Выводы по работе 8
3.9. Приложение 8
4. Рекомендации по выполнению проекта 8
4.1. Выбор объекта автоматизации и его анализ 9
4.2. Разработкаграфической мнемосхемы АРМ оператора 10
4.3. Разработка подсистемы алармов 11
5. Порядок защиты курсового проекта 11
6. Методика оценивания результатов выполнения проекта 12
ПРИЛОЖЕНИЕ. Образец технического задания на курсовое
проектирование 13
3
1. Введение
Важнейшим аспектом подготовки будущего инженера является
самостоятельное выполнение студентом заданий, близким к тем задачам,
которые могут ожидать его в будущей практической деятельности. В рамках
специальности 220301–«Автоматизация технологических процессов и
производств» студент должен, в частности, получить навыки работы со
SCADA-системами. При этом разработка курсового проекта является одним
из наиболее важных и интересных этапов освоения SCADA-систем. В ходе
выполнения курсового проекта обучающемуся предоставляется возможность
почувствовать себя «в шкуре» инженера, работающего на производстве,
познакомиться с применяемым в промышленности оборудованием, научиться
анализировать особенностиобъекта управления и творчески подходить к
созданию автоматизированной системы управления данным объектом. Кроме
этого, в ходе защиты курсового проекта, которая может служить в качестве
«репетиции» защиты дипломного проекта, вырабатываются навыки
преставления полученных результатов, корректных ответов на вопросы и
культуры дискуссии.
2. Цель работы
Целью настоящего курсового проекта является получение практических
навыков создания автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов
реальных технологических объектов при помощи SCADA-систем.
3. Содержание пояснительной записки
Пояснительная записка к курсовому проекту оформляется согласно
ЕСКД.
В пояснительной записке к курсовому проекту, в котором производится
разработка автоматизированного рабочего места (АРМ) технологического
оборудования на основе SCADA-систем, должны быть проработаны
следующие разделы.
4
3.1. Общее описание объекта автоматизации
В данном разделе производится описание автоматизируемого
оборудования в целом, с указанием его назначения, решаемых задачи
выполняемых функций. Указываются общие особенности технологического
процесса, происходящего на объекте автоматизации. К данным особенностям
относятся: 1) временные характеристики процесса; 2) наличие факторов,
опасных для жизни и здоровья персонала; 3) наличие факторов, опасных для
окружающей среды; 4) наличие иных особенностей и опасных факторов.
Рассматривается опыт применения SCADA-систем на данном объекте
автоматизации, либо перспективы применения таких систем. Делается вывод
о возможности применения SCADA-систем на данном объекте, указываются
возможные ограничения их применения.
Внимание! При выполнении курсового проекта необходимо выбирать
такой объект автоматизации, применение SCADA-систем на котором будет
обоснованным!
3.2. Описание автоматизируемого узла объекта
Необходимость описания автоматизируемого узла объекта связана с
тем, что в рамках курсового проекта обычно не осуществляется
автоматизация крупной системы в целом. Разрабатывается лишь один или
несколько АРМ для решения одной из задач управления на объекте
автоматизации, на одном из его узлов либо составных частей. В данном
разделе производится детальное описание узла объекта, для управления
которым разрабатывается АРМ. Описываются типы используемых датчиков и
исполнительных механизмов, каналы связи, контроллеры, а также способы
связи контроллеров с АРМ, реализованные на данном узле.
Также в данном разделе необходимо провести анализ требований к
применяемым аппаратным средствам и сформулировать рекомендации по
типу и параметрам используемых аппаратных средств. Здесь же описываются
дискретные и аналоговые сигналы, поступающие с автоматизируемого узла и
5
на него. Приводятся электрические характеристики данных сигналов, их
временные параметры, диапазоны допустимых значений, а также взаимосвязь
сигналов друг с другом.
Внимание! Узел объекта автоматизации должен быть выбран таким
образом, чтобы разработка и применение АРМ для него были обоснованными
и эффективными! Эффективность в данном случае означает, что применение
SCADA-системы для управления данным узлом объекта позволит улучшить
какие-либо его характеристики (удобство эксплуатации, надежность работы,
безопасность обслуживающего персонала и окружающей среды и т.д.).
3.3. Обоснование выбора SCADA-системы
В данном разделе осуществляется SCADA-систем, которые
применялись на данном объекте автоматизации ранее (если опыт применения
SCADA-систем известен, указывается степень соответствия систем, которые
применялись ранее, решаемым задачам автоматизации). Формулируются
рекомендации по использованию той или иной SCADA-системы на данном
узле автоматизации. При этом должны быть сформулированы требования,
предъявляемые выбранной SCADA-системой к программно-аппаратной
платформе.
3.4. Описание использованной SCADA-системы
Приводится краткое описание функциональных возможностей
выбранной SCADA-системы (не более 1-2 страниц). Приводится обобщенная
структурная схема системы, а также краткие характеристики всех входящих в
ее состав элементов. Описываются технические и эксплуатационные
характеристики системы, а также версия SCADA-системы, в которой будет
выполнен АРМ. Указываются области применения SCADA-системы,
рекомендованные фирмой-поставщиком.
6
3.5. Описание разработанного АРМ
Описание разработанного АРМ должно включать в себя следующие
разделы.
3.5.1. Описание разработанной графической мнемосхемы
(мнемосхем)
Каждая разработанная графическая мнемосхема должна быть описана в
соответствии с требованиями, изложенными ниже.
Приводится изображение созданной графической мнемосхемы,
описывается назначение всех реализованных на ней органов управления и
элементов индикации, а также взаимосвязи между ними. Приводится список
переменных (тэгов), используемых на данной мнемосхеме. Должно быть
использовано не менее пяти тэгов. Указывается соответствие между
сигналами, поступающими с автоматизируемого узла оборудования, и
элементами мнемосхемы. Описывается цветовая стратегия, принятая на
мнемосхеме. Описываются световые и звуковые сигналы, реализованные на
мнемосхеме, а также все выдаваемые сообщения. Приводятся исходные
тексты всех разработанных скриптов, с комментариями.
Рекомендуется привести несколько изображений мнемосхемы,
соответствующих различным состояниям объекта управления.
3.5.2. Описание подсистемы алармов (тревог)
Описывается общая архитектура созданной подсистемы алармов
(распределенная либо локальная). Указываются типы всех реализованных
алармов, принципы из группировки, приоритеты, условия возникновения и
снятия. Указывается смысл возникновения каждого аларма, его важность и
критичность реагированияоператора на данный аларм. Описываются
способы отображения алармов, приводятся изображения соответствующих
окон на АРМ, сообщений и т.д. Рассматриваются вопросы, связанные с
архивированием данных об алармах и реакциях оператора.
7
3.5.3. Описание подсистемыграфиков (трендов)
Рассматривается реализованная подсистема отображения графиков
(трендов) на мнемосхеме. Описываются тренды реального времени и
исторические тренды. Указывается назначение каждого из них, приводятся
изображения созданных диаграмм и графиков.
3.5.4. Описание разработанных баз данных
Рассматривается структура реализованной подсистемы архивирования
технологических параметров и сопутствующей информации. Указываются
типы примененных СУБД, рассматриваются особенности их применения при
решении поставленной задачи автоматизации, в частности, вопросы
быстродействия. Указываются режимы архивирования тегов (временные
интервалы, по изменению значения и т.д.). Рассматриваются вопросы,
связанные с «устареванием» данных и максимальным допустимым объемом
базы.
3.6. Результаты выполнения АРМ в отладочном режиме
Для проверки работоспособности созданного АРМ и всех
реализованных в нем алгоритмов управления объектом автоматизации
необходимо выполнить АРМ в отладочном режиме при помощи утилиты
OPCSimulator.
Перечисляются все тэги, использованные в OPCSimulator(например, в
виде таблицы). Описывается физический параметр, значение которого
имитирует каждый тэг. Указывается тип тэга, диапазон изменения его
значений, тип и параметры зависимости значений тэга отвремени.
По результатам тестирования делается вывод о степени соответствия
разработанного АРМ решаемой задаче, описываются возникшие аварийные
ситуации, анализируется степень удобства работы оператора АРМ. В
качестве иллюстрации работы АРМ приводятся 1-2 изображения АРМ в
режиме исполнения, окно сообщений об алармах, окно трендов.
8
3.7. Руководство пользователя (руководство оператора)
Данный раздел содержит руководство оператора разработанного АРМ.
В руководстве должны быть описаны последовательности действий,
выполняемых оператором при его работе. Приводятся описания режимов
работы АРМ (штатный, аварийный, режим перенастройки системы и т.д.).
Описываются действия оператора в случае возникновения нештатных
ситуаций.
3.8. Выводы по работе
Формулируются основные выводы по работе. Описывается степень
достижения цели работы, полнота решения всех поставленных задач. Кратко
указываются направления дальнейшего совершенствования созданного АРМ.
Отмечаются результаты создания АРМ, такие как повышение эффективности
работы системы, улучшение условий труда персонала, а такжеиные
полученные результаты.
3.9. Приложение
В приложении, являющемся обязательной частью пояснительной
записки, приводятся информационные материалы, использованные при
анализе объекта автоматизации. К ним относятся оттиски журнальных статей,
распечатки электронных публикаций, при необходимости – копии страниц
книг. Приложение должно содержать минимум один оттиск.
Также к пояснительной записке прикладывается компакт-диск,
содержащий все файлы разработанного проекта.
4. Рекомендации по выполнению проекта
Ниже приведены общие рекомендации, призванные облегчить
выполнение проекта и повысить качество результатов работы.
9
4.1. Выбор объекта автоматизации и его анализ
Объект автоматизации, для управления узлом которого будет
разработано АРМ, должен реально существовать. Не допускается разработка
АРМ для объекта, взятого «из головы». В связи с этим объект автоматизации
должен быть выбран на основании журнальной статьи, сведений из
литературного источника или материалов, опубликованных в сети Интернет.
Желательно, чтобы выбранный объект автоматизации был интересен
студенту, выполняющему курсовой проект. Не исключается ситуация, когда
тема данного курсового проекта будет каким-либо образом связана с другими
выполненными (или выполняемыми) курсовыми проектами, или стемой
будущей дипломной работы.
Не рекомендуется выбирать очень простые (типа электронагревателя и
т.п.) и чрезвычайно сложные объекты. При этом, если выбранный объект,
несмотря на кажущуюся простоту, будет детально проработан, можно
выполнить очень качественный курсовой проект.
Проработка объекта заключается, прежде всего, в том, чтобы
внимательно проанализировать все особенности функционирования объекта и
доказать целесообразность автоматизации данного объекта с применением
SCADA-системы.
При анализе объекта автоматизации следует обращать пристальное
внимание на особенности технологического процесса, который происходит на
данном объекте. К этим особенностям относятся: 1) степень опасности
технологического процесса для обслуживающего персонала и окружающей
среды; 2) характерное время протекания процесса; 3) возможность изменения
режима технологического процесса, например, переход на другой вид
продукции; 4) этапы и/или участки технологического процесса, на которых
деятельность человека наиболее затруднена;5) этапы и/или участки
технологического процесса, на которых применение ЭВМ позволит повысить
экономическую эффективность производства. Детальный анализ этих и
других особенностей, во-первых, позволит доказать целесообразность
10
применения SCADA-системы, и, во-вторых, поможет спланировать всю
дальнейшую деятельность по разработке АРМ. Кроме того, на основе анализа
опасных и вредных факторов, присутствующих в технологическом процессе,
должна быть спроектирована подсистема алармов.
Этап анализа объекта автоматизации является очень важным. От того,
насколько тщательно проанализированы все особенности объекта, зависит в
конечном итоге степень соответствия разработанного АРМ решаемой задаче
автоматизации.
4.2. Разработка графической мнемосхемы АРМ оператора
Основное назначение графической мнемосхемы следует из
определения: мнемосхема – совокупность сигнальных устройств,
изображений оборудования и внутренних связей контролируемого объекта,
размещаемых на диспетчерских пультах, специальных панелях или
выполненных наперсональном компьютере. Облегчает запоминание
структуры объекта, контроль режимов его действия и управление им.
Мнемосхема должна содержать только те элементы, которые
необходимы оператору для контроля и управления объектом. Отдельные
элементы или группыэлементов, наиболее существенные для контроля и
управления объектом, на мнемосхеме должны выделяться формой,
размерами, цветом или другими способами. Части мнемосхемы,
соответствующие автономно управляемым узлам объекта, могут быть
выделены в блоки.
Мнемосхема должна обязательно содержать как устройства индикации,
так и органы управления объектом. В случае если выбранный объект (узел
объекта) автоматизации не требует наличия органов управления,
необходимо выбрать другой объект!
При компоновке мнемосхем должны учитываться привычные
ассоциации оператора. Под привычной ассоциацией понимают связь,
возникающую у человека с представлениями, полученными на основе