Курсовая с практикой на тему Автоматизированная система управления освещением цеха

Содержание:

Список используемых обозначений и сокращений 3
Введение 4
Часть 1. Анализ теоретических аспектов организации систем управления освещением 6
Часть 2. Исследование общей характеристики цеха и требований к параметрам системы освещения 11
2.1 Общая характеристика исследуемого цеха 11
2.2 Анализ требований к параметрам освещенности и системе искусственного освещения 12
2.3 Обоснование требований к разрабатываемой системе управления освещением цеха 14
Часть 3. Разработка технических решений автоматизированной системы управления освещением цеха 16
3.1 Разработка структуры системы управления освещением цеха 16
3.2 Обоснование и выбор необходимого технического оборудования 19
3.2.1 Выбор датчиков системы управления 19
3.2.2 Выбор микроконтроллера 20
3.2.3 Выбор устройства ввода данных 23
3.2.4 Выбор вспомогательных компонентов 24
3.3 Разработка алгоритма функционирования автоматизированной системы управления освещением цеха 27
Заключение 31
Список используемых источников 33

Введение:

Эффективность труда сотрудников любого производства в значительной степени зависят от условий рабочих помещений. Одна из основных характеристик рабочего места – его освещенность.
Параметры освещенности рабочей зоны напрямую влияют на производительность труда сотрудников, а так же верность протекания технологических процессов некоторых типов производств. Именно поэтому тематика исследования и синтеза систем управления освещенностью рабочих помещений является в высшей степени актуальной [4].
Тема настоящей курсовой работы – «Автоматизированная система управления освещением цеха».
Цель курсовой работы – проведение исследования и разработки автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха.
Исходя из цели работы, необходимо в процессе ее выполнения решить следующие задачи:
— произвести обзор теоретических аспектов исследуемой тематики;
— дать общую характеристику исследуемого цеха и особенностей технологического процесса;
— произвести анализ требований к параметрам освещения;
— разработать структуру автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха;
— произвести выбор необходимого технического оборудования;
— разработать алгоритм функционирования автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха.
Для решения данных задач необходимо произвести поиск доступных на рынке компонентов, необходимых для реализации проекта. Следует подобрать программную среду и изучить язык программирования для анализа управляющей программы под выбранный микроконтроллер. Изучить государственные стандарты по составлению и оформлению принципиальных электрических схем.
Объект исследования настоящей работы – автоматизированная система управления освещением цеха.
Предмет исследования – поиск оптимальных технологических и технических решений в процессе разработки автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха.
При написании курсовой работы будут применены такие методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ, применяемый в процессе выбора используемого оборудования и метод классификации. Практические методы, используемые в работе – наблюдение, сравнение.
В процессе выполнения работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков по исследуемой тематике, которые будет необходимы в процессе дальнейшей учебной деятельности.

Заключение:

В данной выпускной квалификационной работе была разработана система управления освещенностью производственного помещения цеха.
Автоматизация – это основа эффективного рабочего прогресса во всех сферах деятельности. Именно внедрение автоматизированных систем в совокупности с новыми технологиями способно значительно увеличить производительность и качество труда.
Система контролирует освещенности и регулирует ее в соответствии с заданными параметрами. Все параметры отображаются на дисплее и при необходимости могут передаваться на ПК для обработки и хранения.
В ходе выполнения данной работы была изучена литературы, описывающая работу устройств по измерению, поддержанию и регулированию параметров микроклимата в производственном помещении. Были рассмотрены доступные на рынке устройства, подходящие под заданное помещения.
Были получены практические навыки работы с программами для моделирования и проектирования электронных схем, с микроконтроллером и периферийными электронными компонентами.
Был разработан алгоритм работы программы микроконтроллера, по которому была написана программа, позволяющая управлять внешними устройствами по регулированию параметров влажности.
По завершению работы получены следующие результаты:
— произведен обзор теоретических аспектов исследуемой тематики;
— дана общая характеристика исследуемого цеха и особенностей технологического процесса;
— произведен анализ требований к параметрам освещения;
— разработана структура автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха;
— произведен выбор необходимого технического оборудования;
— разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы управления освещением исследуемого цеха.
По завершению написания работы необходимо отметить, что все поставленные задачи были выполнены, цель работы в полной мере достигнута.

Фрагмент текста работы:

Решения для построения автоматизированных систем управления вообще должны разрабатываться в соответствии с международными стандартами на управление и измерения и учитывают особенности конкретных объектов [2].
Автоматизированные системы управления освещением обеспечивают:
— прием информации о состоянии оборудования освещения;
— мониторинг параметров освещенности объекта;
— автоматическую защиту оборудования по аварийным и предельным значениям напряжения питания;
— дистанционное управление;
— управление и поддержание установленных режимов работы и нормативных условий эксплуатации оборудования;
— обнаружение отказов оборудования при его работе и при переключениях;
— отображение и регистрацию контролируемых параметров освещенности и параметров, характеризующих состояние оборудования;
— диагностику и мониторинг состояния технических средств системы автоматики;
— взаимодействие (обмен данными) со смежными системами;
— формирование отчётности.
Концептуальная модель систем управления (рисунок 1) предусматривает разбиение ПО системы на приложения, выполняющие требуемые функции автоматизированный системы, и среду взаимодействия, обеспечивающую подготовку и выполнение приложений. Между ними определяются стандартизованные интерфейсы прикладного программирования [3].Наиболее актуальными прикладными программными системами являются открытые распределенные системы управления с архитектурой клиент-сервер. Именно такими являются практически все современные SCADA системы.
Системы автоматизации имеют иерархическую структуру и состоят, как правило, из трёх уровней – нижний, средний и верхний уровни. Принципиальная схема данной модели показан на рисунке 2.
Нижний уровень, именуемый еще также полевым, содержит первичные датчики (измерительные преобразователи), которые собирают данные о протекании всего технологического процесса, в частности, исполнительных устройств и приводов, которые выполняют управляющие и регулирующие действия [5].К нижнему уровню системы относятся:
— первичные средства измерения и датчики параметров освещенности;
— вторичные приборы;
— исполнительные механизмы;
— аппаратура местного управления и сигнализации.
Датчики и исполнительные устройства связаны с промышленным компьютером посредством аналоговых и дискретных сигналов соответственно.
Данные с датчиков нижнего уровня поступают в промышленный компьютер, в который установлены следующие платы и внешние модули, подключенные через шины данных: плата дискретного ввода/вывода, плата ЦАП, плата сбора данных, интерфейсная плата, одноплатный компьютер, расположенные в щитовой КИП и А и аппаратной АСУ в непосредственной близости от объекта управления [6].
Все данные с датчиков нижнего уровня отправляются на средний уровень управления промышленного компьютера (ПК), который реализует выполнение следующих операций:
а) прием, хранение, полученных данных и первичную обработку информации о состоянии процесса;
б) обмен данных с верхним уровнем;
в) выполнение поступивших заданий с верхнего уровня;
г) автоматическое регулирование и управление.
К среднему уровню относятся платы контроля и управления, содержащие программируемые логические контроллеры.
Выбор типа контроллера используемого для построения системы автоматики зависит от сложности задач, решаемых системой, количества сигналов и требований к системе.
Архитектура построения среднего уровня может быть как централизованная, так и распределённая.
Для повышения надёжности работы системы применяется резервирование каналов связи и основных компонентов системы.
Верхний (информационно-вычислительный) уровень состоит из плат Ethernet, а также локальной сети, состоящей из сервера базы данных и компьютеров.
В состав верхнего уровня системы могут входить следующие элементы:
— сервера ввода/вывода;
— сервер истории;
— сервер приложений;
— АРМы оператора;
— АРМ инженера.
Средства верхнего уровня системы выполняют следующие функции:
— прием информации о состоянии объекта со среднего уровня системы;
— мониторинг процесса, предоставление данных в виде мнемосхем, таблиц и графиков, отображение измеряемых технологических параметров;
— оперативное управление технологическим процессом, включая изменение технологических параметров, маскирование, демаскирование и имитацию измеряемых технологических параметров и технологического оборудования;
— архивацию событий нижнего уровня и действий оператора;
— формирование отчетов и сводок.
Для повышения надежности работы системы могут использоваться резервные АРМ оператора [8].