Проектирование АСУ ТП теплоснабжения производственного здания

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 6
1.1 Анализ зарубежных источников и аналогов объекта автоматизации 6
1.2 Обоснование актуальности разработки автоматизированной системы 14
1.3 Оценка устойчивости функционирования системы управления стендом 15
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 19
2.1 Конструирование стенда и подбор необходимого оборудования 19
2.2 Разработка структурной схемы системы автоматизированного управления стендом 37
2.3 Построение функциональной схемы системы автоматизированного управления стендом 38
2.4 Составление принципиальной электрической схемы системы автоматизированного управления стендом 41
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 45
3.1 Проектирование алгоритма управления стендом 45
3.2 Создание программного обеспечения для управления стендом 55
3.3 Разработка интеллектуально алгоритма регулирования температуры 61
3.4 Внедрение и тестирование автоматизированной системы 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 79
ПРИЛОЖЕНИЕ В 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 81

Весь текст будет доступен после покупки

Современные промышленные предприятия всё чаще сталкиваются с необходимостью повышения энергоэффективности, снижения эксплуатационных затрат и обеспечения надёжной, бесперебойной работы инженерных систем. Одной из ключевых систем жизнеобеспечения производственного здания является система теплоснабжения, от эффективности функционирования которой напрямую зависят как технологические процессы, так и комфортные условия труда персонала. В этом контексте актуальной задачей становится внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), позволяющих достичь оптимального режима работы теплоснабжения за счёт точного контроля параметров теплоносителя, своевременного реагирования на отклонения и минимизации человеческого фактора.
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование АСУ ТП теплоснабжения производственного здания на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) ОВЕН ПЛК 150 с обеспечением надёжности, энергоэффективности и удобства эксплуатации.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– провести анализ зарубежных и отечественных аналогов систем автоматизации теплоснабжения;
– обосновать актуальность разработки предлагаемой АСУ ТП;
– оценить устойчивость функционирования проектируемой системы управления;
– разработать аппаратную часть АСУ ТП, включая конструкцию стенда, подбор оборудования и построение структурной, функциональной и принципиальной электрической схем;
– спроектировать и реализовать программное обеспечение для управления стендом на базе контроллера ОВЕН ПЛК 150;
– разработать интеллектуальный алгоритм регулирования температуры с учётом динамики тепловых процессов;
– провести внедрение и тестирование разработанной автоматизированной системы.
Объектом исследования выступает система теплоснабжения производственного здания, а субъектом – автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) данной системы.
В процессе выполнения работы использованы следующие методы: анализ научно-технической литературы и нормативных документов, системный подход к проектированию, моделирование технологических процессов, методы теории автоматического управления, а также программирование и тестирование на реальном оборудовании.
Практическая значимость работы заключается в разработке работоспособного стенда АСУ ТП теплоснабжения, который может быть использован как в учебных целях для демонстрации принципов автоматизации, так и в реальных условиях эксплуатации промышленных объектов. Внедрение предложенной системы позволяет повысить энергоэффективность, снизить затраты на отопление и обеспечить стабильный температурный режим в производственном помещении.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Анализ зарубежных источников и аналогов объекта автоматизации
В общем понимании автоматизация означает использование технических устройств и управляющих систем, которые либо частично, либо полностью исключают необходимость прямого вмешательства человека в процессы получения, преобразования, передачи или применения энергии, вещества и информации. Основные цели автоматизации – повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, а также замена человеческого труда в условиях, представляющих угрозу для здоровья или жизни.
Под управлением в технических системах понимают набор действий – таких как выполнение команд или регулирование рабочих параметров, – основанных на определённой информации и направленных на поддержание заданных характеристик технологического процесса и режимов работы оборудования. Эти действия ориентированы на обеспечение наилучшего функционирования технологического объекта в соответствии с установленной программой или заданным критерием оптимальности.
В приведённых определениях заложены два ключевых понятия – «система» и «процесс».
Система – это упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, объединённых общей целью и взаимодействующих для достижения полезного результата. Существует множество трактовок этого термина, обусловленных разнообразием типов систем: математических (например, система уравнений), природных (солнечная система), социальных (системы образования, транспорта) и технических (вычислительные, энергетические). В каждом конкретном случае рекомендуется использовать определение, наиболее соответствующее предмету исследования.
Под производственным процессом подразумевают упорядоченную во времени последовательность операций, в ходе которых осуществляется перемещение или преобразование вещества, энергии или информации. Современные производственные процессы, как правило, регламентированы нормативными документами, техническими инструкциями и строительными правилами, что обеспечивает их стабильность и безопасность.
Технологический процесс – это совокупность операций по обработке исходных материалов, воды, полуфабрикатов или промежуточных потоков, в результате которых изменяются их физические и химические свойства, что приводит к получению готовой продукции. В контексте тепло- и газоснабжения (ТГВ) технологический процесс представляет собой интеграцию механических, физико-химических, биологических и иных процессов.
Каждый технологический процесс описывается набором технологических параметров, которые могут варьироваться во времени. К ним относятся расходы веществ и энергии, химический состав воды и газа, температура, давление, уровень жидкости в резервуарах и прочие характеристики. Совокупность значений этих параметров, в полной мере определяющих состояние и поведение конкретного процесса, называют технологическим режимом.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Бабушкин А.А. Автоматизация технологических процессов в теплоэнергетике: учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2023. – 288 с.
2) Волков Д.Ю., Сидоров И.Н. Промышленная автоматика на базе ПЛК: учебник. – СПб.: Лань, 2022. – 352 с.
3) Герасимов В.В. Системы автоматического управления в ЖКХ: учебное пособие. – М.: Академия, 2021. – 240 с.
4) Гордеев И.С., Петров А.К. Программирование ПЛК в среде CODESYS: учебное пособие. – М.: Горячая линия-Телеком, 2023. – 216 с.
5) Данилов А.М. Основы автоматизации систем теплоснабжения: учебник. – М.: ИД МЭИ, 2022. – 272 с.
6) Емельянов С.Г., Титов В.С. Интеллектуальные системы управления в энергетике: учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2021. – 224 с.
7) Жуков П.В. Промышленные контроллеры и SCADA-системы: учебник. – М.: Академия, 2024. – 304 с.
8) Зайцев С.А. Проектирование АСУ ТП: от датчиков до верхнего уровня: учебное пособие. – СПб.: Питер, 2023. – 264 с.
9) Иванов Р.Н., Кузнецов Е.Л. Автоматизация инженерных систем зданий: учебник. – М.: Архитектура, 2020. – 256 с.
10) Козлов М.С. Технические средства автоматизации: учебное пособие. – М.: Юрайт, 2023. – 280 с.
11) Коновалов А.В. Энергоэффективные системы теплоснабжения: учебник. – Новосибирск: Наука, 2021. – 208 с.
12) Кравцов А.И. ПЛК и промышленные сети: учебное пособие. – М.: Горячая линия-Телеком, 2022. – 192 с.
13) Кузнецов Д.А. Цифровая автоматизация в теплоэнергетике: учебник. – М.: ИД МЭИ, 2024. – 232 с.
14) Лазарев А.А. Теория автоматического управления: учебник. – М.: Юрайт, 2023. – 416 с.

Весь текст будет доступен после покупки