Автоматизированная система управления вентиляцией производственного цеха

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 5
1.1 Автоматизированная система управления технологическими процессами 5
1.2 Описание требований, предъявляемых к автоматизированной системе вентиляцией производственного цеха 22
1.3 Исследование аналогов объекта автоматизации 28
2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ 30
2.1 Разработка структурной схемы 30
2.2 Подбор элементной базы 34
2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации 40
2.4 Разработка электрической принципиальной схемы 44
2.5 Проектирование элементов системы 46
2.6 Разработка щита управления 50
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ 53
3.1 Разработка алгоритма работы 53
3.2 Разработка программы управления 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 70

Весь текст будет доступен после покупки

Современные промышленные предприятия предъявляют всё более строгие требования к обеспечению комфортных, безопасных и энергоэффективных условий воздушной среды в производственных помещениях. Системы вентиляции играют ключевую роль в поддержании заданных параметров микроклимата – температуры, влажности, кратности воздухообмена и концентрации вредных веществ. Однако на многих объектах до сих пор используются устаревшие, неавтоматизированные или частично автоматизированные системы вентиляции, управление которыми осуществляется вручную. Такой подход не только снижает точность поддержания технологических параметров, но и приводит к избыточному энергопотреблению, увеличению эксплуатационных затрат и повышению рисков для здоровья персонала.
Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения надёжности, энергоэффективности и безопасности эксплуатации систем вентиляции за счёт внедрения современных автоматизированных решений. В условиях цифровизации промышленности и ужесточения нормативных требований к энергосбережению и охране труда разработка и реализация автоматизированной системы управления вентиляцией производственного цеха становится не просто целесообразной, а необходимой инженерной задачей.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка и реализация автоматизированной системы управления вентиляцией производственного цеха, обеспечивающей точное поддержание заданных параметров воздушной среды, энергоэффективность и удобство эксплуатации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить теоретические основы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
2. Сформулировать требования к системе автоматизации вентиляции на основе нормативной документации и специфики производственного цеха.
3. Провести анализ существующих аналогов и выявить их недостатки.
4. Разработать структурную и функциональную схемы автоматизации системы вентиляции.
5. Подобрать и обосновать выбор элементной базы (датчики, контроллер, исполнительные механизмы, преобразователи частоты).
6. Спроектировать электрическую принципиальную схему и щит управления.
7. Разработать алгоритм и программное обеспечение управления системой.
Объектом исследования является система вентиляции производственного цеха.
Предметом исследования выступает автоматизированная система управления данной вентиляционной установкой, включающая аппаратные и программные компоненты.
Методы исследования включают:
– анализ научно-технической и нормативной литературы;
– сравнительный анализ аналогов;
– системный и функциональный подходы к проектированию;
– разработку структурных, функциональных и принципиальных схем;
– подбор и обоснование технических средств автоматизации;
– программирование логики управления и разработка человеко-машинного интерфейса.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Автоматизированная система управления технологическими процессами
Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) представляет собой человеко-машинную систему, предназначенную для автоматизированного сбора, обработки информации и управления технологическими объектами в соответствии с установленными критериями.
В качестве критериев управления в АСУ ТП выступают либо технико-экономические показатели (например, себестоимость продукции, производительность технологического объекта управления при заданном качестве выпускаемого продукта), либо технологические параметры (такие как характеристики технологического процесса или показатели качества конечного продукта).
Совместное функционирование АСУ ТП и технологического объекта управления (ТОУ) образует автоматизированный технологический комплекс (АТК). Для получения оперативной информации о текущем состоянии объекта в реальном времени используются многочисленные датчики технологических параметров – температуры, давления, расхода, качества и др., а также датчики состояния оборудования («включено», «выключено»).
Ключевые преимущества АСУ ТП заключаются в снижении, а зачастую и полном исключении влияния человеческого фактора на управляемый процесс, сокращении численности обслуживающего персонала, минимизации затрат сырья, повышении качества продукции и, как следствие, значительном росте общей эффективности производства. Основные функции таких систем включают контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование аварийных и предупредительных сигналов, построение графиков и отчётности.
АСУ ТП является одним из наиболее специфических направлений применения вычислительной техники. ЭВМ и технические средства, входящие в состав системы, управляют ТОУ, функционирующим в реальном времени и реализующим технологический процесс (ТП). На вычислительную технику возлагаются задачи управления пуском и остановом оборудования, контроля его состояния и защиты от перегрузок, поддержания заданного режима работы, стабилизации отдельных технологических параметров, а также оптимизации количественных и качественных показателей как отдельных агрегатов, так и всего технологического объекта в целом.
Назначение АСУ ТП на предприятиях пищевой промышленности заключается в целенаправленном осуществлении технологических процессов с целью получения достаточного количества продукции стандартного качества при минимальных затратах, а также в обеспечении смежных и вышестоящих автоматизированных систем необходимой информацией.
АСУ ТП способствует организации высокотехнологичного производства, обеспечивает стабильное качество продукции, снижает материальные и энергетические издержки, повышает устойчивость и надёжность функционирования производственных структур и гарантирует работу системы в рамках заданных параметров согласно целевой функции. В такой системе человек выступает в роли оператора или диспетчера. Сигналы, поступающие от преобразователей, регуляторов и измерительных устройств, отслеживающих ход технологического процесса, передаются оператору, который контролирует выполнение комплекса операций, направленных на оптимальное протекание производства.

Весь текст будет доступен после покупки

1) АП-АПРО [Электронный ресурс] – URL: https://cxemka.com/ .
2) Баклов, В.П. Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления: учебное пособие / В.П. Баклов, А.А. Григорьев. – СПб.: Лань, 2021. – 288 c.
3) Гаврилов, Л.П. Основы промышленных сетей и интернета вещей (IIoT): учебное пособие / Л.П. Гаврилов, В.И. Дмитриев. – М.: ИНФРА-М, 2022. – 254 с.
4) ГОСТ 2.701-2018 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – М.: Стандартинформ, 2019. – 38 с. (Взамен ГОСТ 2.701-2008, является базовым для выполнения схем).
5) ГОСТ 2.710-2018 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. – М.: Стандартинформ, 2019. – 15 с. (Взамен ГОСТ 2.710-81).
6) ГОСТ 33380-2015 (МЭК 61355-1:2008) Стандартизация и классификация документов на изделия и документации на изделия. – М.: Стандартинформ, 2016. – 60 с.
7) ГОСТ 34425-2018 (МЭК 60068-2-1:2007) Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-1. Испытания. Испытание А: Холод. – М.: Стандартинформ, 2019. – 28 с. (Актуальная версия испытаний на климатические воздействия).
8) ГОСТ 8.615-2013 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерение расхода и количества жидкостей и газов. Термины и определения. – М.: Стандартинформ, 2014. – 22 с.
9) ГОСТ IEC 60617-DB-12M-2021 Графические символы для схем. База данных. – М.: Стандартинформ, 2021. (Актуальная база условных графических обозначений, заменяющая старые ГОСТы 2.7xx).

Весь текст будет доступен после покупки