CC BY
15
Полученные результаты свидетельствуют о том, что предприятие, используя разработанную системы может не только прогнозировать объем продаж по номенклатуре изделий и выстраивать с учетом этого показателя свою стратегию, но и пополнять запасы на складе, чтобы не допустить дефицита продаваемых изделий.
Использованные источники:
1. Владимирова Л.П. Прогнозирование и планирование в условиях рынка: Учеб. Пособие. - М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2016. - 323 с.
2. Мазмишвили А.И.,Теория ошибок и метод наименьших квадратов. - М.: Недра, 2016 г. - 311 с.
3. Новикова Н.В., Поздеева О.Г. Прогнозирование национальной экономики: Учебно-методическое пособие.- Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2017. - 474 с.
004.418
Ефимова Ю.В. кандидат педагогических наук старший преподаватель кафедры компьютерных и
телекоммуникационных систем, Чистопольский филиал «Восток» Казанского национального исследовательского технического университета им.А.Н.Туполева-КАИ
Российская федерация, г. Чистополь АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ С ПЕРЕДАЧЕЙ ПАРАМЕТРОВ ПО ПРОТОКОЛУ MODBUS
Аннотация: для автоматизации производства сложных деталей точного приборостроения разработана система визуализации с передачей параметров по протоколу Modbus. В рамках разработки используется микроконтроллер Arduino Uno и OPC - сервер с использованием протокола Modbus. Для написания программы применены следующие среды разработки: Arduino IDE и Simple Scada. MasterOPC Universal Modbus Server служит для установления связи между ними. Благодаря автоматизации улучшаются основные показатели эффективности производства, а именно сокращаются количество брака и отходов, улучшается качество продукции и снижается ее себестоимости. Система реализует измерение параметров детали на производстве и их передачу диспетчеру.
Ключевые слова: Arduino, техническая система, протокол Modbus, Scada система.
Efimova Y. V.
PhD in pedagogic
senior lecturer of computer and telecommunication systems department
Kazan national research technical university named after A.N. Tupolev
branch "Vostok" Russian Federation, Chistopol AUTOMATED IMAGING SYSTEM WITH THE TRANSFER PARAMETERS FOR MODBUS PROTOCOL
Abstract: to automate the production of complex parts of precision instrument-making, a visualization system with the transmission of parameters via Modbus Protocol has been developed. The development uses an Arduino Uno microcontroller and an OPC server using the Modbus Protocol. The following development environments were used to write the program: Arduino IDE and Simple Scada. MasterOPC Universal Modbus Server is used to establish communication between them. Thanks to automation, the main indicators of production efficiency are improved, namely, the amount of scrap and waste is reduced, the quality of products is improved and its cost is reduced. The system implements the measurement of part parameters in production and their transfer to the dispatcher.
Keywords: Arduino, technical system, Modbus Protocol, Scada system.
В настоящее время перед предприятиями авиа и вертолетостроения стоит вопрос разработки современного технологического оборудования и автоматизацией процессов производства деталей различного профиля.
Инжиниринговые компании активно занимаются технологическими разработками и экономикой вертолётостроения, а так же повышением технического уровня авиапромышленности. Данные разработки включают в себя создание систем автоматизации производственных процессов и оснащение предприятий средствами неразрушающего контроля на основе ультразвука и вихревых токов.
В процессе производства происходит создание эксплуатационных физико-механических свойств детали, нанесение маркировок и контроль качества на всех этапах производства.
В авиастроении одним из важнейших моментов является создание таких деталей, которые удовлетворяют строго заданным параметрам и соответствуют установленным нормам и критериям оценки качества. Именно поэтому, оказывается актуальной задача автоматизации технологических процессов точного производства. Необходимость контролирования параметров детали в режиме реального времени, обуславливается возможностью быстрого реагирования и устранения неполадок диспетчером во время аварийных ситуаций. Кроме того, системы реального времени оправдывают свое внедрение в том случае, когда размер детали выходит за указанные границы и диспетчер должен вмешаться в ход технологического процесса. Благодаря таким техническим решениям существенно снижается количество брака на производстве, как в результате влияния человеческого фактора, так и в результате случайных воздействий при возникновении технических неполадок.
Автоматизация технологического процесса становится возможным с использованием различных типов датчиков, сенсоров, измерительных устройств, систем визуализации и протоколов передачи данных.
Таким образом, в рамках проводимого исследования требуется разработать систему автоматизации на производстве, схема которой представлена на рис 1.
На представленной схеме показана структура автоматизации всей системы с использованием нескольких станков, микроконтроллеров, то есть контролируются несколько технологических процессов одновременно.
Рисунок 1 - Схема автоматизации мониторинга производства Для автоматизации производства технологических деталей необходимо разработать систему мониторинга технологического процесса (ТП). Данная система позволяет визуализировать информацию, поступающую от датчиков, которые установлены на рабочих местах. Дальномеры снимают и передают основные параметры технологического процесса для контролирования размеров создаваемой детали. В настоящий момент отсутствует система для контролирования значений датчиков на производстве, поэтому рабочим цеха приходится вручную производить снятие показаний. Данный процесс занимает достаточно большое количество времени, кроме того, значительно влияние оказывает человеческий фактор на правильность снятия и передачи значений. Поэтому актуальным является вопрос, разработки системы визуализации параметров нескольких подсистем с одного рабочего места.
Кроме того, необходимо реализовать графическую систему отображения процессов, происходящих на производстве. Данной цели служит подсистема визуализации технологического процесса.
Визуализация технологического процесса - это средство графического представления информации, поступающей непосредственно с рабочего
места и отображающей текущее состояние технологического процесса в режиме реального времени на персональном компьютере диспетчера в системе автоматического управления, а также возможность оперативного управления техпроцессом в зависимости от представленной ситуации.
В настоящее время в связи с развитием компьютерной инженерии появилось огромное количество автоматизированных систем визуализации для мониторинга и управления технологическим процессом в режиме реального времени.
Система визуализации технологическим уровнем делится на три основных уровня: верхний уровень визуализации, средний уровень визуализации, нижний уровень визуализации.
Верхний уровень представляет собой Бсаёа систему, на котором происходит сбор, визуализация и хранение данных. Ведется обработка принятой информации в режиме реального времени. К тому же, на верхнем уровне происходит управление технологическим процессом.
Средний уровень состоит из микроконтроллеров, счетчиков, программируемых реле. Контроллеры на данном уровне принимают информации с нижнего уровня и отправляют команды управления.
Нижний уровень - это непосредственно датчики, сенсоры, измерительные устройства, которые установлены на рабочих местах. Они производят измерение установленных параметров и отправляют их микроконтроллеру.
Иерархия данных уровней визуализации параметров технологического процесса схематически представлены на рис.2.
Верхний уровень (ЙсасЬ, НМГ)
Средний уровень (программируемые логические контроллеры счетчнчи, ре^ляторы)
Нижний уровень (исполнительные устронетва. датчики сен^-оры)
Рисунок 2 - Три уровня системы визуализации Бтайс "^пСС - это прикладное программное обеспечение, которое позволяет визуализировать процессы во многих отраслях производства.
Данная система дает возможность автоматизировать технологические процессы, относящиеся к различным областям промышленности.
Второй вариант использования Simatic WinCC -многопользовательский (рис.4.). В этом случае технологическими процессами могут управлять одновременно несколько диспетчеров, причем каждый из работающих операторов видит действия другого и может повлиять на процесс управления. Многопользовательская система Simatic \УтСС работает по принципу клиент- сервер.
Рисунок 3- Многопользовательская система
Достоинство данной системы заключается в ее открытости и возможности проектирования системы отчетности, исходя из потребностей конкретного производства. Simatic WinCC дает возможность построения клиент-серверных и резервированных систем, имеет открытый OPC -интерфейс.
В состав автоматизированной системы визуализации с передачей параметров по протоколу Modbus входят инфракрасные датчики, которые будут измерять параметры детали в процессе ее производства. Требуется производить измерение всех сторон изготавливаемой детали для полноценного контроля параметров производства, именно поэтому в системе необходимо наличие как минимум двух датчиков.
Для организации сбора информации с датчиков используется микроконтроллер линейки Arduino, а именно Arduino Uno семейства ATmega328.
В состав системы включен один персональный компьютер, но возможно применение и большего количества персональных компьютеров, тогда один из них используется в качестве сервера, а другие рабочие станции используются для визуализации информации с датчиков. Разрабатываемая система работает на основе OPC - сервера и Scada системы.
Важным компонентом системы является протокол Modbus, с помощью которого будет настроена передача данных с микроконтроллера OPC -серверу с дальнейшей их визуализацией на Scada системе.
На данный момент существуют три разновидности протокола:
1.ModBus ASCII - текстовый протокол;
2.ModBus RTU - числовой протокол;
3.ModBus TCP - данный вид протокола для работы поверх TCP/IP
стека.
Было произведен анализ всех достоинств и недостатков с точки зрения разработки автоматизированной системы визуализации с передачей параметров по протоколу Modbus. На основе анализа построена сводная таблица 2 выбора оптимального протокола для реализации поставленных задач.
Основными критериями при выборе протокола были:
1.Удобство настройки беспроводной передачи данных;
2.Возможность работы по сетям Ethernet;
3.Возможность искажения переданных данных.
Таблица 1- Выбор оптимального протокола Modbus
Разновидности протокола Modbus Удобство настройки беспроводной передачи данных Возможность работы по сетям Ethernet Возможность искажения переданных данных
Modbus RTU - - +
Modbus ASCII - - -
Modbus TCP/IP + + -
Как видно из таблицы 1 удобной настройкой беспроводной передачи данных обладает только протокол Modbus TCP/IP, это является плюсом при разработке заданной системы.
Все протоколы передачи данных, кроме Modbus TCP/IP не имеют возможности работы с сетями Ethernet. Данный критерий является важным при разработке системы визуализации и контроля технологическим процессом.
Возможность искажения данных во время передачи существует у протокола Modbus RTU. Этот факт является недостатком, так как на производстве необходимо организовать такую систему мониторинга ТП, который позволял бы уменьшить количество бракованных деталей. Из-за искажения данных количество брака на производстве может резко увеличиться.
Исходя из вышеуказанных достоинств и недостатков, было решено, что для реализации автоматизированной системы мониторинга
технологическим процессом оптимальным является протокол Modbus TCP/IP.
Распределенная система мониторинга технологическим процессом (рис.3) состоит из двух датчиков, установленных на удаленном рабочем месте, микроконтроллера и персонального компьютера №1 и №2. ПК №1, на котором устанавливается протокол передачи данных Modbus и OPC - сервер, будет выступать в роле сервера. А на ПК №2 устанавливается Scada -система, так как именно этот компьютер будет являться диспетчерским.
Рисунок 4 - Структурная схема распределенной системы мониторинга
технологического процесса
Принцип работы данной схемы состоит в том, чтобы датчики передавали параметры изготавливаемой детали в процессе производства микроконтроллеру. Протокол Modbus TCP/IP, опрашивающий датчики по принципу ведущий - ведомый, реализует передачу данных между микроконтроллером и ПК. Тем самым протокол передачи данных Modbus TCP/IP опрашивает микроконтроллер, и все полученные данные хранит в OPC- сервере.
Диспетчерский компьютер с установленной системой визуализации, а именно Simple Scada позволяет отображать данные, полученные с OPC-сервера в виде мнемосхем и предупреждать диспетчера об аварийных ситуациях. А также дает возможность диспетчеру управлять технологическим процессом в зависимости от ситуации.
Для создания требуемой системы визуализации технологическим процессом необходимо выполнить следующие действия в режиме Editor:
1. Подключить OPC-сервер и импортировать переменные. Для подключения в систему MasterOPC Universal Modbus Server требуется установить компоненты OPC Core, иначе подключение сервера в Scada невозможно. После установки всех требуемых компонентов нужно запустить поиск серверов, выбрать требуемый OPC-сервер и импортировать параметры;
2. Настроить переменные. Для определения границ каждой переменной необходимо создать шкалы. Всего требуется создать две шкалы, первый будет отвечать за переменные, поступающие с первого датчика, соответственно вторая шкала для переменных второго. Границы первой шкалы устанавливаются от 20 до 50 см, а второй от 20 до 70см. Созданные
шкалы нужно применить для переменных. Редактор переменных позволяет выбрать тип данных, формат параметров, тип архивации, тип обрисовки тренда и интервал архивации. Также при редактировании параметров необходимо установить частоту опроса, адрес и границы переменной. Результат настройки параметров представлен на рис.5;
Действии Шкалы
Редактор переменных
I ОРС CSV CSV
/* X 0 1 Всего переменных: 3 (внешних: 3)
ID ОРС сервер
Тип дан Шкала Часто Тренд Описание
Порт4.Ардуино.О 4 InSAT.ModbusOP Integer Невыб По-ум Heap Порт4.Ардуино.Длин 5 InSAT.ModbusOP Single Предел 2 сек. 2 сек. Порт4.Ардуино.Длин 6 InSAT.ModbusOP Single Предел 2 сек. 2 сек.
Рисунок 5- Результат настройки переменных 3. Для обеспечения информационной безопасности разграничения прав доступа пользователей к ресурсам системы необходимо создать группы пользователей, которые будут иметь доступ к проекту. Каждый пользователь наделен своими правами доступа, например, инженер обладает правами чтения/записи, наладчик записи/настройки, оператор чтения. Окно авторизации пользователей представлено на рис.6._
Авторизация
Выберите пользователя, пврлите пароль н
нажми re 'Euiii и".
Им* пользователи
Инженер! "
пароль
Введите пароль
0/254
ОТМЕНА ВОЙТИ
Рисунок 6- Окно авторизации пользователей
4. Для непосредственной визуализации технологического процесса требуется создать графическое изображение датчиков и детали. Требуется создать два поля, которые будут выступать в роле датчиков. К этим полям привязываются переменные, и определяется свойство параметра, с которыми будут работать созданные элементы;
5. Для обрисовки состояния технологического процесса в режиме реального времени создаем временной тренд. Во время создания временного тренда необходимо задать направление тренда, интервал обновления переменных, указать ширину и высоту тренда, которые рассчитываются на основании границ получаемых переменных. Также важным моментом при
создании тренда является правильное задание параметра для тренда. Для разрабатываемой системы визуализации требуется создание двух временных трендов, так как необходимо вести мониторинг двух переменных технологического процесса;
6. Для оповещения оператора о выходе переменной за указанную границу требуется создать аварийные сообщения. Всего нужно создать четыре аварийных сообщений. Первые два сообщения будут оповещать о выходе первой переменной за указанную границу. То есть если переменная больше или меньше указанной границы. Остальные два сообщения будут контролировать вторую переменную. К каждому сообщению следует подключить звуковое сопровождение. Данный момент является важным, так как существует риск того, что диспетчер может отвлечься от монитора экрана и не заметить ошибку, тем самым упускается возможность быстрого реагирования на созданную ошибку;
7. Необходимо подключить базу данных. В случае если произошла ошибка можно открыть базу данных, и проследить с какого момента параметры начали выходить за границу;
8. Создать расписание производства.
Результат разработанной автоматизированной системы визуализации технологического процесса с передачей параметров по протоколу Modbus TCP/IP режиме Editor представлен на рис. 7
Рисунок 7- Графический интерфейс системы визуализации
Таким образом, в рамках представленной разработки была создана система, позволяющая визуализировать контролируемые параметры
технологического процесса, что позволяет снизить ошибки, возникающие в результате влияния человеческого фактора.
Использованные источники: Гайнуллина А. А., Байтимиров А. Д. Особенности организации передачи данных между программируемыми логическими контроллерами по протоколу Modbus // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №23. URL: https://cyberlenmka.m/artide/n/osobennosti-orgamzatsii-peredachi-dannyh-mezhdu-programmiruemymi-logicheskimi-kontrollerami-po-protokolu-modbus (дата обращения: 05.12.2018).
УДК 336.3
Ехлакова Елена Александровна кандидат экономических наук доцент кафедры менеджмента ФГБОУВО «Казанский Государственный Энергетический
Университет» Казань
Самойлюк Никита Михайлович студент Института теплоэнергетики Казанского Государственного Энергетического Университета
Казань
Соловьев Илья Сергеевич студент Института теплоэнергетики Казанского Государственного Энергетического Университета
Казань
МИКРОФИНАНСИРОВАНИЕ В РОССИИ: ИСТОРИЯ, ПРОБЛЕМЫ,
ПЕРСПЕКТИВЫ
Аннотация: Данная работа посвящена раскрытию актуальной проблемы микрофинансовых организаций на современном рынке. Определенны главные тенденции на рынке микрофинансовых услуг и дана их оценка. Определено влияние экономического кризиса в РФ и политики Центрального банка на развитие МФО. В статье рассмотрены рычаги государственного влияния на сферу микрокредитования, а также рассмотрены перспективы его дальнейшего развития. В итоге предложены возможные шаги по усовершенствованию системы контроля микрофинансовых организаций и повышению уровня финансовой грамотности населения.
Ключевые слова: микрофинансовые организации (МФО), Центральный банк РФ, займ, микрозайм, кредит, коммерческие банки, экономический кризис.
