Постановка задачи дипломного проектирования

Уточнение задач дипломного проектирования

Задачей дипломного проектирования является разработка программного обеспечения промышленного контроллера и рабочей станции в печи-тандеме агрегата непрерывного отжига №2 Производства динамной стали ОАО «НЛМК».

Цели и критерии эффективности создания вычислительной системы

Разрабатываемая система предназначена для автоматизированного контроля и управления технологическим процессом нагрева полосы металла в печи-тандеме АНО-2. Автоматизированная система должна решать задачи контроля и управления температуры в зонах нагрева, в том числе ввода, проверки логической целостности и корректировки вводимой информации, ее обработки, представления результатов в различных формах, удобных для восприятия и обеспечения взаимодействия пользователя с системой с использованием дружественного интерфейса. Сферой функционирования данной системы является прокатное производство.

Вид автоматизируемой деятельности - работа технологов по ведению процесса управления нагревом в зонах печи-тандема.

В иерархии управления система занимает первый, как ПЛК, так и второй уровни, как SCADA система. SCADA - аббревиатура от английского supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) - программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

Требования, предъявляемые к программному обеспечению вычислительной системы

Программное обеспечение должно быть достаточным для взаимодействия различных категорий пользователей в удобной для них форме со средствами автоматизации и для осуществления процесса преобразования и машинного представления обрабатываемой информации. Лингвистическое обеспечение должно предоставлять пользователю средства ведения активного диалога в виде меню.

Программное обеспечение представляет собой комплекс системных, прикладных и специальных программ, обеспечивающих реализацию функций системы. Оно должно обладать следующими свойствами:

- функциональной достаточностью (полнотой);

- надежностью (в том числе восстанавливаемостью и наличием средств выявления ошибок);

- унифицированностью с используемым в смежных системах управления программным обеспечением;

- адаптируемостью;

- модульностью построения;

- открытостью для дальнейшего расширения и усовершенствования;

- удобством эксплуатации.

В состав ПО должны входить:

- общесистемное ПО, поставляемое в комплекте с техническими средствами, в том числе операционная система, все ПО должно иметь лицензии;

- специальное (прикладное) ПО, представляющее собой совокупность программных модулей, реализующих целевые функции системы, и обеспечивающее организацию функционирования комплекса технических средств и его диагностирования, в том числе - SCADA WinCC.

2.4 Требования, предъявляемые к техническому обеспечению вы­числительной системы

Система контроля и управления технологическими параметрами требует комплекса технических средств (Рисунок 10):

- Персональный компьютеры в промышленном исполнении (РС),

- Сеть ETHERNET,

- Программируемый логический контроллер (ПЛК - S7-400) .

Система безопасности выполнена на релейно-контактных схемах и программно реализуется при модернизация системы контроля и управления технологическими параметрами.

Технические средства, используемые системой, должны соответствовать:

- по устойчивости к механическому воздействию и по защищенности от окружающей среды - обыкновенному исполнению по ГОСТ 12997-84;

- по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды - группе В4 по ГОСТ 12997-84 (температура окружающего воздуха от 5 до 40 ⁰ С и относи-тельная влажность до 80 % при 35 ⁰С и более низких температурах);

- по параметрам питания - требованиям ГОСТ 12997-84, т.е. должны быть работоспособны при изменении питающего напряжения от плюс 10 % до минус 15 % от номинального, при частоте переменного тока от 49 Гц до 51 Гц

Требования, предъявляемые к информационному обеспечению вычислительной системы

1) Информационное обеспечение системы должно быть достаточным для выполнения всех функций системы.

2) Организация внутримашинного информационного обеспечения должна обеспечивать эффективные способы хранения, поиска и извлечения требуемых данных. Информационная база системы реализована с помощью СУБД MSSQL Server for WinCC.

3) Организация внемашинного информационного обеспечения должна обеспечивать достоверность, однозначность, своевременность и непротиворечивость входной и выходной информации. Перед использованием в системе исходная информация должна проходить проверку на достоверность.

4) Представление выходных результатов работы системы должно быть организовано в виде наглядных таблиц и графиков.

Средства и алгоритмы хранения и обработки данных в системе должны обеспечивать необходимую точность и быстродействие выполнения всех информационных функций.

Последовательность решения задач дипломного проектирования

Для достижения поставленных в дипломном проекте целей необходимо последовательно осуществить следующие этапы:

1) Исследование предметной области, т.е. назначения, структуры, алгоритма работы агрегата непрерывного отжига № 2 ПДС ОАО «НЛМК».

2) Сравнительный анализ существующих семейств промышленных контроллеров.

3) Формулирование алгоритмов работы системы автоматизации.

4) Разработка программного обеспечения промышленного контроллера.

5) Разработка программного обеспечения рабочей станции оператора.

6) Разработка руководств пользователя и программиста.

Разработка концепции и алгоритмов работы вычислительной системы

Общие принципы работы вычислительной системы

Все функции, выполняемые существующей системой управления и реализованные на базе локальных регуляторов, функциональных блоков, кнопок, ключей управления должны быть перенесены на заменяющую систему и дополнены с учетом возможностей новых технических средств. Система управления должна быть дополнена средствами отображения состояния оборудования, позволяющими осуществлять проверку работоспособности технического оборудования, средств связи и средств вычислительной техники в рабочем режиме. Контроллер, выполняющий управление, должен вести анализ состояния объекта управления и исполнительных механизмов с выработкой соответствующих предупреждающих и аварийных сообщений технологическому и обслуживающему персоналу. Диагностирование должно обеспечить локализацию неисправности оборудования.

В основу построения системы положены следующие принципы:

- открытость, позволяющая по мере разработки включать в состав системы новые задачи;

- максимально возможная автономность задач и подсистем, обеспечивающая возможность их самостоятельного функционирования при выходе из строя других подсистем и задач;

- унификация информационных структур и системных решений, обеспечивающая возможность обмена информацией между различными задачами и подсистемами;

- единство информационной базы, реализующее хранение данных для различных задач и подсистем в единой базе данных;

- максимальная дружественность системы к пользователю.

Структура системы

Система контроля и управления технологическими параметрами печи-тандема АНО-2 является частью автоматизированной системы управления агрегата непрерывного отжига №2.

Система контроля и управления технологическими параметрами АНО-2 будет состоять из АРМ (автоматизированное рабочее место), программируемого логического контроллера (ПЛК - S7-400), шкафа с промежуточными реле (для реализации функций управления электромагнитными клапанами и механизмами) (Рисунок 10).

Управление технологическим режимом печной части агрегата непрерывного отжига №2 (управление оборудованием, автоматическое регулирование, сигнализация, блокировка) будет осуществлять контроллер SIMATIC S7-400.

Визуализация и архивация информации осуществляется с использованием ПЭВМ PC/AT и программного пакета WinCC фирмы SIEMENS.

АРМ предназначено для контроля и управления оборудованием и технологическим процессом. Аппаратная часть АРМ выполняется на базе персонального компьютера.

Режим эксплуатации системы – непрерывный, круглосуточный.

Пользователями системы являются технологический персонал ПДС, персонал служб эксплуатации АСУ ТП.

Персонал пользователя должен владеть навыками работы на персональном компьютере, знать должностные и технологические инструкции и выполнять их.

Персонал пользователя перед началом функционирования системы должен пройти теоретическое и практическое обучение.

Надежность

Ввиду непрерывного характера технологического процесса и высокой стоимости ошибок, к рассматриваемой АС должны предъявляться повышенные требования по надежности:

- функционирование системы управления в условиях сбоев электрической сети должно быть обеспечено установкой устройств бесперебойного питания;

- функционирование системы управления в условиях поломки отдельных модулей должно быть реализовано путем дублирования управляющего оборудования;

- обеспеченность ЗИП должна составлять не менее 10% или не менее одного для каждого наименования;

- в случае обнаружения контроллером ситуации невозможности выполнения заданной технологической функции необходимо предусмотреть возможность автоматического перехода на резервный режим с полным или ограниченным выполнением функции управления;

- при программных сбоях в системах верхнего уровня должен осуществляться автоматический перевод систем нижнего уровня в режим, исключающий возникновение и развитие аварийной ситуации;

- должна обеспечиваться сохранность информации в АСУ АНО-2 при отказе технических средств, входящих в состав АС и сбоях в энергоснабжении персональных компьютеров (ПК) и ПЛК.

Надежность системы определяется ее безопасностью, ремонтопригодностью, долговечностью. Показатели надежности системы и реализуемых ею функций должны соответствовать ГОСТ 24.701-86.

Отказом в функционировании системы является невыполнение задач и функций, при условии выполнения требований к средствам защиты, условиям эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению технических средств.

Должны быть обеспечены следующие показатели надежности:

- коэффициент готовности не менее 0,98;

- среднее время восстановления функционирования после отказа не более 30 минут;

- средняя наработка на отказ технических средств должна составлять не менее 5000 часов;

- срок службы не менее 10 лет;

- среднее время восстановления программного обеспечения не более времени перезагрузки программных модулей.

Компоненты системы должны быть оснащены встроенными средствами диагностики, обеспечивающими контроль правильности функционирования. Разрабатываемая система должна быть восстанавливаемой, обслуживаемой. АСУ ТП должна включать средства диагностики, позволяющие осуществлять проверку работоспособности технического оборудования, линий связи и средств вычислительной техники. Контроллер должен вести анализ состояния объекта управления и исполнительных механизмов с выдачей соответствующих предупредительных и аварийных сообщений.

Безопасность

Все внешние элементы технических средств системы, находящиеся под напряжением, превышающим 24В, должны иметь защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства иметь зануление или защитное заземление в соответствии с ГОСТ 12.1.030.-81п "Правила устройства электроустановок".

Проектом установки технических средств должны обеспечиваться их безопасная эксплуатация и техническое обслуживание в соответствии с требованиями по безопасности средств вычислительной техники по ГОСТ 25861-83.

Общие эргономические требования, регламентирующие организацию рабочих мест, взаимное расположение средств отображения информации, органов управления и средств связи определяются ГОСТ 22269-76.

Размещение технических средств, используемых персоналом и пользователями системы, должно соответствовать требованиям эргономики для производственного оборудования по ГОСТ 12.2.049-80.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и монтажу. Технические средства системы должны обеспечить непрерывную круглосуточную работу со средним временем восстановления не более 30 мин.

По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха аппаратура, устанавливаемая в специальных помещениях и на рабочих местах, должна соответствовать группе В1, а аппаратура, устанавливаемая в электропомещениях – группе В4 по ГОСТ 12997-84.

Электропитание технических средств системы должно осуществляться от однофазной сети переменного тока частотой 50 плюс/минус1 ГЦ, напряжением 220 В. Допустимое отклонение питающего напряжения от минус 15 % до плюс 10 % номинального значения.

Электропитание должно осуществляться от отдельного фидера, свободного от импульсных нагрузок, создаваемых пусковыми токами асинхронных двигателей, сварочных аппаратов и т.п.

Вблизи от аппаратуры не должно быть мощных источников тепла, электромагнитных волн и радиации.

В окружающей технические средства среде должны отсутствовать химически активные вещества.

Вид обслуживания технических средств - постоянный.

Обслуживание и ремонт системы должны осуществляться персоналом вычислительного центра в соответствии с существующим распределением обязанностей.

Защита информации

Входная и выходная информация не содержит данных, относящихся к КТ, с грифом "Для служебного пользования", в связи с чем специальные меры по защите информации от ее утечки не требуются.

В системе контроля и управления технологическими параметрами АНО - 2 должна быть предусмотрена защита от несанкционированного изменения, добавления, удаления нормативно-справочной информации, а также фактических данных, полученных в результате функционирования системы.

Защита информации от несанкционированного доступа должна осуществляться средствами операционной системы путем присвоения паролей пользователям и установление уровня доступа пользователей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: