Магистерский диплом (ВКР) на тему (1) Анализ и разработка решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных систем на основе локальных сетей

Содержание:

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.. 3

ВВЕДЕНИЕ. 5

Глава 1. Анализ теоретических аспектов исследуемой
тематики и инженерных систем, как объекта управления. 9

1.1 Классификация и общая характеристика исследуемых
инженерных  систем  9

1.1.1 Системы кондиционирования и вентиляции. 9

1.1.2 Системы пожарной автоматики и дымоудаления. 17

1.2 Общая характеристика и классификация современных
локальных сетей  25

1.3 Основные технологические функции управления
инженерными системами  34

1.4 Особенности проектирования решений по автоматизации и
диспетчеризации инженерных систем. 39

Выводы.. 43

Глава 2. Исследование и разработка решений по
автоматизации и диспетчеризации инженерных систем на основе локальных сетей. 44

2.1 Оценка топологии инженерной системы и поиск решений
повышения надежности работы.. 44

2.2 Исследование и подбор аппаратуры для автоматизации и
диспетчеризации инженерных систем. 59

2.3 Разработка решений по контролю и регистрации
параметров инженерных систем. 75

2.4 Создание АРМ для оперативного и программного
управления инженерными системами. 81

2.5 Организация защитных функций и блокировок. 93

2.6 Совершенствование подсистемы автоматизации
кондиционирования воздуха с разработкой контура регулирования температуры.. 96

Выводы.. 118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 121

Введение:

Актуальность
ВКР. Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем –
это основа технического прогресса во всех сферах производственной деятельности.
Именно внедрение автоматизированных систем диспетчеризации в совокупности с
новыми технологиями способно значительно увеличить производительность и
качество труда.

Одним из главных этапов
автоматизации является диспетчерское управление. Работает оно на базе последних
разработок в области SCADA-программного обеспечения. Система диспетчерского
управления помогает существенно снизить финансовые затраты, которые идут на
содержание обслуживающего персонала. Автоматизированная система диспетчерского
управления предназначена для обеспечения дистанционного контроля
технологических параметров инженерных систем, эксплуатации их в безопасном
режиме и поддержание требуемого технического состояния.

По мере развития систем
автоматизации и диспетчеризации все больше функций, выполняемых человеком,
переходят к средствам автоматизации. Тем самым уменьшается трудоемкость
производства и ускоряется процесс изготовления продукции. Также автоматизация
позволяет исключить вероятность возникновения так называемого человеческого
фактора. Особенно актуальным это стало с развитием локальных сетей. Применение
комплексных систем автоматизации и диспетчеризации с использованием
автоматизированных систем современной вычислительной техники значительно
увеличивает производительность труда, минимизирует вероятность возникновения
различных аварийных ситуаций. С помощью систем автоматизации исключается
необходимость исполнения сотрудником однообразных операций [12].

Тема
настоящей выпускной квалификационной работы – «Анализ и
разработка решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных систем на
основе локальных сетей».

Объект
исследования настоящей выпускной квалификационной
работы –  инженерные системы на основе
локальных сетей.

Предмет
исследования – поиск оптимальных технологических и
технических решений в процессе разработки решений по автоматизации и
диспетчеризации инженерных систем на основе локальных сетей.

Проблематика
исследования. На сегодняшний день высокое значение
приобретает технически грамотная эксплуатация инженерных систем, к которым
относятся системы кондиционирования, пожарной автоматики, дымоудаления,
вентиляции, с применением новейшей технологии диспетчеризации и систем
автоматизации. Современные системы являются технически сложными и требуют
высокой квалификации сотрудников при работе с ними. Кроме этого, на сегодняшний
день необходима оптимизация работы исследуемых систем с применением
инновационных решений.

Цель
выпускной квалификационной работы – проведение
исследования и разработки решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных
систем на основе локальных сетей.

Исходя из цели работы,
необходимо в процессе ее выполнения решить следующие задачи:

– исследовать классификацию
и общую характеристику инженерных систем;

– дать общую
характеристику и произвести классификацию современных локальных сетей;

– исследовать основные
технологические функции управления инженерными системами;

– исследовать особенности
проектирования решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных систем;

– произвести оценку
топологий инженерной системы и поиск решений повышения надежности работы;

– произвести исследование
и подбор аппаратуры для автоматизации и диспетчеризации инженерных систем;

– разработать решения по
контролю и регистрации параметров инженерных систем;

– разработать АРМ для
оперативного и программного управления инженерными системами;

– разработать
рекомендации по совершенствованию подсистемы автоматизации кондиционирования
воздуха с разработкой контура регулирования температуры.

Для решения данных задач
необходимо произвести поиск доступных на рынке компонентов, необходимых для
реализации проекта. Следует подобрать программную среду и изучить язык
программирования для написания управляющей программы под выбранный
микроконтроллер.

Гипотеза
исследования. На сегодняшний день вопрос
диспетчеризации является очень актуальным, это связано с тем, что в век
развития информационных технологий, становятся все более доступными такие
технические решения, которые несколько десятилетий назад казались трудно
достижимыми или очень финансово затратными. Применение разработанной в рамках
диссертационного исследования решений по автоматизации и диспетчеризации
инженерных систем на основе локальных сетей обеспечит повышение эффективности
работы данных систем в составе сложных технических комплексов.

Теоретические
исследования базируются на трудах таких авторов, как
Алексеев С.В., Шандора Л.И., Арефьев, В.Н., Борисов А.М., Власов, К.П., Клюев
А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев А.А., Кокорин О. Я., и других.

Методологическую базу
исследования составляют такие методы научного исследования, как изучение
научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы,
аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых
при разработке, необходимо отметить анализ, применяемый в процессе выбора
используемого оборудования и метод классификации. Практические методы,
используемые в работе – наблюдение, сравнение.

Научная
новизна ВКР заключается в том, что полученный опыт
позволяет оптимизировать работу исследуемых инженерных систем на основе
локальных сетей за счет применения инновационных решений по их автоматизации и
диспетчеризации, так же данные решения имеют 
значительный научный потенциал для исследования. Диспетчерское
управление и сбор данных является основным и в настоящее время остается
наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными
динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных с точки
зрения безопасности и надежности областях. Именно на принципах диспетчерского
управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и
энергетике, на транспорте, в космической и военной областях, в различных
государственных структурах.

В процессе выполнения
выпускной квалификационной работы предполагается получить значительный объем
теоретических и практических навыков по исследуемой тематике, которые будет
необходимы в процессе дальнейшей трудовой и научной деятельности по
специальности.

Заключение:

В данной выпускной
квалификационной работе анализ и разработка решений по автоматизации и
диспетчеризации инженерных систем.

В ходе выполнения данной
работы изучена специальная литература, описывающая работу устройств по
измерению, поддержанию и регулированию параметров системы кондиционирования и
вентиляции в административном помещении. Рассмотрены доступные на рынке
устройства, подходящие под заданное помещение.

Получены практические
навыки работы с программами для моделирования и проектирования электронных
схем, с микроконтроллером и периферийными электронными компонентами.

Разработан алгоритм
работы программы микроконтроллера, по которому была написана программа,
позволяющая управлять внешними устройствами по регулированию параметров системы
кондиционирования и вентиляции.

По завершению работы
получены следующие результаты:

– исследована
классификация и общая характеристика инженерных 
систем;

– дана общая
характеристика и произведена классификация современных локальных сетей;

– исследованы основные
технологические функции управления инженерными системами;

– исследованы особенности
проектирования решений по автоматизации и диспетчеризации инженерных систем;

– произведена оценка
топологий инженерной системы и поиск решений повышения надежности работы;

– произведено
исследование и подбор аппаратуры для автоматизации и диспетчеризации инженерных
систем;

– разработаны решения по
контролю и регистрации параметров инженерных систем;

– разработано АРМ для
оперативного и программного управления инженерными системами;

– разработаны
рекомендации по совершенствованию подсистемы 
автоматизации кондиционирования воздуха с разработкой контура
регулирования температуры.

По завершению написания
выпускной квалификационной работы необходимо отметить, что все поставленные
задачи выполнены, цель работы в полной мере достигнута.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Анализ теоретических аспектов исследуемой
тематики и инженерных систем, как объекта управления

1.1 Классификация и общая характеристика исследуемых
инженерных систем

1.1.1 Системы кондиционирования и вентиляции Рассмотрим особенности
устройства основных инженерных систем – кондиционирования, пожарной автоматики,
дымоудаления, вентиляции.

Сегодня трудно
представить себе офис или торговый центр без надлежащей системы
кондиционирования и вентиляции. Данные системы действительно стали неотъемлемой
частью нашей повседневной жизни.  Многие
считают, что к данным системам относятся лишь сплит-системы, развеем это
заблуждение и рассмотрим классификацию систем кондиционирования и их основные
различия.

Кондиционирование воздуха
– это процесс установления и поддерживания в комнате определенных климатических
параметров; это комплекс технических средств, что обеспечивают автоматическое
поддержание необходимых параметров системы кондиционирования и вентиляции в
помещении.

Рассмотрим классификацию
систем кондиционирования.

По типу применения:

– для обеспечения
комфортных параметров. Применяются в местах пребывания людей, для обеспечения
хорошего самочувствия. Эти системы можно встретить в кафе, офисах, торговых
центрах и других административных или общественных зданиях;

– для поддержания
технологических параметров. Применяют на производстве, для поддержания
характеристик нужных для протекания технологического процесса. В качестве
примера может служить кондиционирование молочных камер.

По месту размещения:

– центральные. Такие
системы находятся за пределами кондиционированного помещения. Могут обслуживать
как одно так и несколько помещений. К их преимуществам относятся: 1) кроме
функции нагрева и охлаждения могут нагревать, увлажнять и вентилировать воздух;
2) элементы, нуждающиеся в обслуживании находятся в одном месте; 3) возможность
понижения шумовых показателей при помощи шумоглушителей; 4) возможность
комплектации рекуператором. Огромным недостатком считаются большие габариты,
из-за чего сужается область их применения.