Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления

чтения форме: в виде таблиц и графиков);

. экстренный останов двигателя в случае поступления аварийного сигнала от

датчиков (при отклонении параметров от допустимых технологических

пределов);

. резервирование измерительных каналов.

2.4.2 Нижний уровень

Нижний уровень должен решать задачи сбора информации с датчиков

технологических параметров, контроль исправности датчиков и линий связи,

контроль параметров и сигнализация об отклонениях их за допустимые

технологические пределы, а также передает их в АСУ верхнего уровня.

2.4.3 Верхний уровень

Верхний уровень АСУ выполняет функции диалогового взаимодействия с

оператором, включающие в себя отображение, накопление и анализ данных по

измеренным параметрам двигателя, рассчитанным значениям параметров

двигателя.

2.4.4 Требования к надежности

В качестве комплексного показателя надежности

(учитывающего безотказность и ремонтопригодность) согласно ГОСТ 24.701-86

должен использоваться коэффициент готовности, определяющий вероятность

работоспособности системы в любой произвольно выбранный момент времени в

соответствии с режимом работы объекта управления.

Коэффициент готовности для системы в целом должен составить :

для автоматического режима (с учетом надежности датчиков)

- Кг=0,995;

для автоматического режима (без учета надежности датчиков)

- Кг=0,998;

для режима ручного (дистанционного) управления

- Кг=0,998.

2.4.5 Требования к безопасности

При проектировании АСУТП должны быть предусмотрены меры по

обеспечению безопасности при монтаже, эксплуатации, обслуживанию и ремонту

технических средств в соответствии с действующими нормативными документами

:

"Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий" СН 245-71,

утвержденные Госстроем СССР 05.02.71г.;

"Правила устройства электроустановок" ПУЭ-76;

"Пожарная автоматика зданий и сооружений" СНиП 2.04.09-84г.;

"Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Оборудование

производственное. Общие требования безопасности" ГОСТ 12.2.003-74;

"ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности", ГОСТ 12.4.026-76;

Уровень освещенности рабочих мест персонала АСУ должен

соответствовать характеру и условиям труда. Должны быть предусмотрены

защита от слепящего действия света и устранение бликов.

Для помещения микропроцессорной техники должна быть разработана

система автоматического пожаротушения. Все помещения, в которых размещаются

средства АСУ, должны быть оборудованы автоматической пожарной

сигнализацией.

Требования к безопасности электрических изделий, используемых в АСУ,

должны соответствовать

ГОСТ 12.2.007.0-75.

Требования к безопасности средств вычислительной техники,

используемой в АСУ, должны соответствовать ГОСТ 25861-83.

Все внешние элементы технических средств АСУ, находящиеся под

напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения.

Все технические средства должны иметь защитное заземление.

2.4.6 Требования к эргономике и технической эстетике

Отделка помещений микропроцессорной техники и центрального поста

управления (ЦПУ) должна быть выполнена в светлых тонах.

Рабочее место технологического персонала центрального поста

управления должно соответствовать требованиям ГОСТ 22269-76 и ГОСТ 21958-

76.

Конструкция рабочих мест должна обеспечить быстроту, простоту

экономичность технического обслуживания и ремонта в нормальных и аварийных

условиях.

Все щиты и пульты, расположенные в ЦПУ, должны быть совмещенными (с

размещением средств управления по проектам электрооборудования и АСУТП) и

разработаны головным исполнителем.

Конструкция и расположение щитов, пультов в ЦПУ должны обеспечить

обозримость и простоту обслуживания.

Форма представления информации на видеокадрах должна обеспечивать

наглядность, достоверность и однозначное понимание представляемой

информации. Должны быть приняты меры для снижения зрительной нагрузки на

оператора. Видеокадры должны быть разработаны с учетом психофизиологических

особенностей восприятия человека.

2.4.7 Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и

хранению компонентов системы

В зависимости от функционального назначения технических средств, а

также для рациональной компоновки и удобства обслуживания, технические

средства должны располагаться в следующих помещениях :

. центральном посту управления;

. помещении микропроцессорной техники.

Площадь помещений должна соответствовать требованиям предприятий-

изготовителей по размещению и обслуживанию технических средств и санитарных

норм СН245-71.

В помещениях должны быть обеспечены санитарно-гигиенические условия

эксплуатации комплекса технических средств ( КТС ) в соответствии со СННП

2.04.05-86, СН 245-71, СН 512-78.

В помещениях микропроцессорной техники и ЦПУ должно быть

предусмотрено кондиционирование воздуха.

При проектировании электроснабжения и систем искусственного освещения

помещений для размещения технических средств необходимо выполнять

требования "Правил устройств электроустановок" (ПУЭ), СНИП П-4-79, а также

требования глав СНИП по электрическим устройствам.

При определении предельно допустимых концентраций агрессивных

примесей в помещении, предельно допустимой амплитуды и частоты вибрации,

воздействующей на средства АСУТП, необходимо руководствоваться СН 245-71.

Все вышеперечисленные требования, а также требования к площадям для

размещения средств АСУ, прорабатываются на стадии технического проекта и

выдаются в задании на проектирование помещений.

Расположение кабельных трасс должно исключать воздействие высокой

температуры, масла, воды, а также быть удобным для монтажа и демонтажа.

Должны быть обеспечены условия хранения технических средств АСУ для

микроклиматического района с умеренным климатом. Срок пребывания изделия в

соответствующих условиях устанавливается техническими условиями хранения

изделий.

В помещениях для хранения средств вычислительной техники (СВТ) не

должно быть агрессивных примесей (паров, кислот, щелочей), вызывающих

коррозию.

СВТ хранят в упаковке в складских помещениях при температуре воздуха

5(35(С и относительной влажности не более 85%. Допускается хранение в более

жестких условиях, если проведена консервация СВТ в соответствии с

требованиями ГОСТ 9.014-78 способом, обеспечивающим сохранность СВТ при

средних условиях хранения в течение 9 месяцев.

Для сокращения общего времени обслуживания комплекса технических

средств должно быть организовано параллельное обслуживание устройств этого

комплекса в соответствии с инструкциями по эксплуатации на эти изделия.

Состав ЗИП должен быть определен в процессе проектирования и включен

в спецификацию оборудования.

2.4.8 Требования к защите информации от несанкционированного доступа

Должна быть обеспечена программная и аппаратная защита от

неквалифицированных действий пользователя и от попыток несанкционированного

доступа пользователей к внутрисистемной информации.

В зависимости от статуса пользователя должны быть предусмотрены

различные уровни доступа к внутрисистемной информации.

2.4.9 Требования по сохранности информации при авариях

Требования по сохранности информации в системе обеспечиваются выбором

технических средств, содержащих аппаратные и программные средства защиты

информации, а также соответствующими организационными решениями.

Для обеспечения сохранности информации при авариях в системе

электропитания, а также при кратковременных скачках напряжения питающей

сети, необходимо осуществлять питание СВТ от отдельных трансформаторов

силовой подстанции по двум независимым стабилизированным вводам.

2.4.10 Требования к защите от влияния внешних воздействий

Для защиты КТС АСУ от влияния внешних воздействий необходимо

выполнить следующие мероприятия:

. устройства, расположенные возле источников радиопомех, должны быть

экранированы ;

. для защиты линий связи аналоговых, цифро-импульсных, кодированных

сигналов и линий межмашинной связи от наводок, вызванных внешним

переменным или импульсным электрическим полем, необходимо поместить линию

в экранирующую оплетку, заземленную в одной точке ;

. при выборе уровня напряжения дискретных сигналов следует

руководствоваться РТМ 25.212-85 ;

. укладка в один жгут цепей электропитания, слаботочных цепей и цепей

передачи информации не допускается ;

. в необходимых случаях следует предусмотреть экранирование помещений, в

которых будут расположены технические средства АСУ ;

. напряженность внешнего магнитного поля в местах размещения СВТ не должна

превышать 400 А/м ;

. СВТ должны иметь отдельные контуры защитного заземления, организованные в

соответствии с "Правилами устройства электроустановок" и техническими

условиями эксплуатации технических средств. Заземление должно быть

автономным. Подключение к нему силового оборудования и электроприемников

другого назначения не допускается ;

. в помещении микропроцессорной техники должна быть предусмотрена отдельная

(автономная) магистраль схемного зануления. Магистраль выполнить в

соответствии с "Правилами устройства электроустановок" и техническими

условиями на эти средства.

При проектировании помещений, в которых размещаются технические

средства АСУ, необходимо принять меры, уменьшающие механические воздействия

от работы оборудования прокатного цеха. Вибрация в этих помещениях не

должна превышать по частоте 25 Гц, а по амплитуде - 0,1 мм.

2.5 Требования к видам обеспечения

2.5.1 Требования к математическому обеспечению

Состав математического обеспечения системы должен обеспечивать

выполнение функций всех ее компонентов (систем), реализуемых с помощью

программируемых технических средств.

Математическое обеспечение системы содержит следующие компоненты :

. общесистемные алгоритмы, обеспечивающие функционирование системы в целом

;

. алгоритмы сбора и обработки информации ;

. алгоритмы реализации отдельных задач ;

Для реализации однотипных задач необходимо использовать однотипные

алгоритмы.

Алгоритмы должны быть работоспособны при любых значениях входной и

обрабатываемой информации.

2.5.2 Требования к информационному обеспечению

База данных АСУ должна быть распределена в соответствии с принципами

декомпозиции комплекса технических средств и адекватна иерархической

структуре АСУ с распределенными функциями обработки информации.

Информационный обмен между компонентами АСУ должен обеспечивать

целостность распределенной базы данных системы.

Информационный обмен между системами АСУТП в зависимости от уровня

иерархии и распределения их по техническим средствам должен осуществляться

путем:

. передачи унифицированных сигналов ;

. передачи межсистемных сообщений и запросов ;

. использования общих информационных баз.

Для обеспечения сохранности информации при сбоях или авариях в

системе электропитания технических средств АСУТП должны быть предусмотрены

следующие меры :

. дублирование входного потока сигналов и сообщений;

. формирование дублирующих баз данных на магнитных носителях;

. применение энергонезависимых оперативных запоминающих устройств;

. квитирование межсистемных сообщений.

Должен быть предусмотрен контроль входной информации каждой системы

на достоверность, в т. ч. контроль достоверности информации, вводимой

оператором вручную.

Должна быть предусмотрена возможность восстановления базы данных АСУ

с использованием дублирующей базы данных и архивной информации.

2.5.3 Требования к лингвистическому обеспечению

Требования к применению языков программирования, языков

взаимодействия пользователей и технических средств системы, а также

требования к кодированию и декодированию данных, средствам манипулирования

данными и способам организации диалога определяются применяемым для

реализации АСУТП комплексом технических средств.

Человеко-машинное взаимодействие при вводе-выводе информации должно

осуществляться в интерактивном режиме с помощью клавиатуры и дисплея для

подсистем верхнего и среднего уровней АСУ. Для подсистем нижнего уровня АСУ

ввод исходных данных может осуществляться с помощью задатчиков и сервисных

устройств комплекса технических средств.

Должны быть обеспечены единство и однозначность кодирования

информации различных уровней системы.

В целях защиты информации от несанкционированного доступа должна быть

предусмотрена система паролей с различными уровнями доступа для различных

категорий пользователей с разной мерой ответственности.

2.5.4 Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение АСУТП должно быть достаточным для реализации

всех функций системы.

Требования к независимости программных средств от используемых

средств вычислительной техники и операционной системы не предъявляются.

Базовое и тестовое программное обеспечение должны поставляться в

составе комплекса технических средств.

Прикладное программное обеспечение подсистем нижнего уровня может

быть создано путем конфигурирования стандартных программных модулей с

использованием инструментального комплекса техническим средств. При

необходимости должны быть разработаны дополнительные программные модули и

средства.

Требования к необходимости согласования вновь разрабатываемых

программных средств с фондом алгоритмов и программ не предъявляются.

2.5.5 Требования к техническому обеспечению

В качестве средств вычислительной техники должны быть применены

персональные ЭВМ (ПЭВМ) на верхнем уровне АСУ и микропроцессорный комплекс

технических средств на нижнем уровне системы. Техническое обеспечение АСУТП

должно быть построено по иерархическому принципу и обеспечивать выполнение

функций, описанных в техническом задании данного дипломного проекта.

Комплекс технических средств АСУТП должен обеспечивать бесперебойное

функционирование системы.

Для получения первичной входной информации должны быть использованы

датчики, измерительные и нормирующие преобразователи с унифицированными

характеристиками.

Комплекс технических средств АСУТП должен отвечать следующим критериям :

. обеспечение минимального времени на обслуживание ;

. наглядность и простота пользования средствами отображения, сигнализации и

дистанционного управления ;

. высокая автоматизация процессов запуска, останова и сервисного

обслуживания ;

. удобство пользования справочными, архивными и сервисными данными.

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор технических средств

Исходя из формулировки задачи определим технические средства

необходимые для реализации устройства с заданными характеристиками и

свойствами.

Для контроля скорости вала двигателя будем использовать тахогенератор

сопряженный с валом рабочего двигателя, сигнал от которого заведем на

аналогово-цифровой преобразователь находящийся непосредственно в

разрабатываемой системе. Для преобразования непрерывного сигнала в цифровую

форму представления выберем микросхему 1113ПВ1.

Сигналы от АЦП будем передавать на однокристальный микроконтроллер

КР1816ВЕ51 выбранный по причине его аналогичности контроллеру Intel87C51FX,

соответствия команд этих контроллеров и соответствия по уровням сигналов с

ЭВМ выпускаемыми Intel, а также необходимости оперирования с данными

представленными в параллельном формате, а также передачи обработанной

информации в последовательном формате. Для ведения статистики работы

системы потребуется ЭВМ типа IBM AT286 или более поздние модели.

Для получения информации о процессах, происходящих в системе,

потребуются датчики. Для коммутации датчиков с модулем микроконтроллера

используем принцип опроса и передачи информации о состоянии дискретных

датчиков. Сопряжение будет осуществляться по линии связи посредством кабеля

ТРШ.

Для гальванической развязки цепей линии связи и цепей

микроконтроллера будем использовать оптроны, которые необходимы для

преобразования сигналов представленных в линии связи импульсами тока в

импульсы напряжения ТТЛ-уровня.

3.2 Разработка структурной схемы

Разработку структурной схемы автоматического управления асинхронным

двигателем начнем с необходимости контроля температуры корпуса двигателя,

частоты вращения вала двигателя.

Кроме того для получения информации о скорости вращения вала

двигателя расположим тахогенератор, вал которого жестко сопряжен с валом

рабочего двигателя. Двухпроводная линия связи соединяет тахогенератор с

блоком управления.

Для контроля работы двигателя и ведения статистики этой работы

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10