CC BY
1УДК 62-50 Омиртай Е., Смагулова К.К.
Омиртай Е.
магистрант группы АУМ23-1
Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
Смагулова К.К.
доктор PhD, доцент кафедры АПП
Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЕ СТЕНДОМ «FESTO PROCESS TECHNIQUE»
Аннотация: тема посвящена разработке системы оперативно-диспетчерского управления (ОДКУ) и ее применению для управления учебно-демонстрационным стендом «Festo Process Technique». Исследование включает создание программно-аппаратного решения, обеспечивающего мониторинг, контроль и управление процессами в режиме реального времени.
В работе рассматриваются основные принципы построения ОДКУ, выбор технических и программных средств, а также их интеграция для эффективного управления стендом. Особое внимание уделяется автоматизации процессов, взаимодействию операторов с системой через интуитивно понятный интерфейс и обеспечению точности и надежности функционирования.
Результаты исследования могут быть использованы для образовательных целей, а также для внедрения аналогичных решений в реальных промышленных условиях. Работа подчеркивает значимость использования современных технологий автоматизации и их роль в повышении эффективности управления сложными техническими объектами.
Ключевые слова: ПЛК, программа, алгоритм, система управления, датчик, стенд.
Система оперативно-диспетчерского контроля и управления (ОДКУ) в стенде «Festo Process Technique» предназначена для обеспечения эффективного и безопасного управления технологическими процессами. Она выполняет ключевую роль в мониторинге параметров системы, автоматизации управления, предотвращении аварийных ситуаций и реализации образовательных задач.
Одной из основных функций ОДКУ является непрерывный контроль параметров стенда, таких как давление, температура, уровень жидкости и расход. Система в реальном времени собирает данные с датчиков, обрабатывает их и отображает в удобном графическом интерфейсе, что позволяет оператору видеть текущее состояние всех процессов. Это обеспечивает прозрачность работы системы и дает возможность быстро реагировать на любые изменения.
Кроме того, ОДКУ позволяет автоматизировать управление технологическими процессами. Система поддерживает параметры в заданных пределах, выполняет операции по заранее заданным сценариям и минимизирует необходимость постоянного участия оператора. Автоматизация снижает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором, и повышает точность управления.
Еще одной важной задачей ОДКУ является диагностика и предупреждение аварийных ситуаций. Система анализирует данные в реальном времени, выявляет отклонения от нормы и сигнализирует о них оператору. В случае необходимости она автоматически выполняет защитные действия, например, отключает подачу жидкости при превышении допустимого давления. Все данные записываются для последующего анализа, что помогает в совершенствовании процессов и повышении надежности работы.
Дополнительно ОДКУ предоставляет возможность управления в ручном и автоматическом режимах. Оператор может легко переключаться между этими режимами, вмешиваясь в процесс только при необходимости. Это важно как для отработки навыков управления, так и для проверки нестандартных сценариев.
Система также имеет большое значение для образовательных и исследовательских целей. Она позволяет обучать студентов работе с современными системами автоматизации, демонстрировать принципы управления и проводить эксперименты в безопасных условиях. Такой подход способствует формированию практических навыков и углубленному пониманию основ автоматизации.
Таким образом, ОДКУ в стенде «Festo Process Technique» является мощным инструментом для повышения эффективности, безопасности и точности управления процессами, а также платформой для обучения и исследований. Ее внедрение способствует оптимизации работы, снижению рисков и развитию профессиональных компетенций в области автоматизации.
Рисунок 1. Мнемосхема расположения датчиков.
Для реализаций данного проекта применен ПЛК L26CPU-PBT и датчики:
1. Ультразвуковой датчик уровня (B101).
Предназначен для измерения уровня жидкости в резервуарах. Обеспечивает непрерывное считывание данных, что используется для точного контроля и регулировки уровня жидкости.
2. Емкостные датчики уровня (B113, B114).
Используются для определения минимального и максимального уровня жидкости в нижнем резервуаре. Гарантируют, что нагревательные элементы находятся полностью в жидкости для предотвращения перегрева.
3. Поплавковые датчики уровня (S111, S112).
Сигнализируют о переполнении резервуара или достижении критических уровней жидкости. Используются для аварийного отключения системы.
4. Датчик расхода (B102).
Оптико-электронный датчик, измеряющий поток жидкости. Обеспечивает данные для управления расходом в системе и поддержания заданного уровня.
5. Датчик давления (PIC 103).
Пьезорезистивный датчик, измеряющий давление в резервуарах и трубопроводах. Обеспечивает данные для регулировки давления в системе.
6. Датчик температуры (PT100).
Используется для измерения температуры жидкости. Гарантирует поддержание температуры в заданных пределах для предотвращения перегрева или замораживания.
Эти датчики интегрированы в систему управления, позволяя реализовать такие функции, как контроль уровня, расхода, давления и температуры в автоматическом или ручном режиме. Благодаря использованию датчиков, стенд обеспечивает точный и безопасный контроль всех процессов, а также служит эффективным инструментом для обучения и исследования.
Разработанная программа системы управления при работе делает постоянную самодиагностику согласно алгоритму представленному на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема запуска системы «Festo Process Technique».
Для запуска компактной рабочей станции выполните следующие шаги: убедитесь, что источник питания и сжатый воздух присутствуют и находятся в исправном состоянии. Выберите систему управления и нажмите кнопку RESET для ручной настройки в соответствии с таблицей 1.2. Убедитесь, что уровень
воды в нижнем резервуаре достаточен и что цифровые датчики (S111, B114, B113, S112) включены в соответствии с требованиями безопасности. Программа запускает рабочий режим «логического управления», который отображается светодиодом Q1. Насос P101 начинает перекачивать воду из нижнего резервуара в верхний резервуар B102, когда уровень воды достигает поплавкового датчика. Затем контроллер PLC переключает систему в режим управления замкнутым циклом. Индикатор Q2 показывает, что активирован режим замкнутого цикла. Программа контролирует уровень воды в верхнем резервуаре через датчик B102, управляя им до достижения установленного значения. Когда заданное значение достигнуто, открывается шаровой клапан V102, и процесс заполнения продолжается. Если уровень воды в нижнем резервуаре опускается ниже уровня датчика B113, нажмите кнопку СТОП для ручной остановки программы. Это закроет шаровой клапан V102 и выключит насос P101. Если после остановки или запуска системы она не вернулась в нормальное состояние, нажмите кнопку RESET для восстановления системы до нормального состояния. После каждого использования рекомендуется очищать компактную рабочую станцию мягкой тканью или не абразивной щеткой. Если станция не используется длительное время, не забудьте использовать воду только для очистки, особенно при использовании жидкостного вакуумного насоса, и полностью высушить систему.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Jürgen Helmich, Manual PCS Compact Workstation. - Esslingen, Germany: Festo Didactic GmbH & Co, 2015. - 49 б;
2. Jürgen Helmich, Process Control System - Collection of data sheets. -Esslingen, Germany: Festo Didactic GmbH & Co, 2015. - 94б;
3. Дастин, Э. Тестирование программного обеспечения. Внедрение, управление и автоматизация / Э. Дастин, Д. Рэшка, Д. Пол, Пер. с англ. М. Павлов. — М.: Лори, 2017. — 567 c;
4. Клюев, А.С. Автоматизация настройки систем управления / А.С. Клюев, В.Я. Ротач, В.Ф. Кузищин. — М.: Альянс, 2015. — 272 c
Omirtai E., Smagulova K.K.
Omirtai E.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
Smagulova K.K.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
DEVELOPMENT OF OPERATIONAL-DISPATCHING CONTROL SYSTEM AND CONTROL OF "FESTO PROCESS TECHNIQUE" STAND
Abstract: the topic is devoted to the development of the operational-dispatching control system (ODKU) and its application for controlling the educational and demonstration stand "Festo Process Technique". The study includes the creation of a hardware and software solution that provides monitoring, control and management of processes in real time.
The work considers the basic principles of building a control and monitoring system, the choice of hardware and software, as well as their integration for effective stand management. Particular attention is paid to the automation of processes, the interaction of operators with the system through an intuitive interface and ensuring the accuracy and reliability of operation.
The results of the study can be used for educational purposes, as well as for the implementation of similar solutions in real industrial conditions. The work emphasizes the importance of using modern automation technologies and their role in improving the efficiency of managing complex technical objects.
Keywords: PLC, program, algorithm, control system, sensor, stand.
