Разработка и внедрение SCADA-системы для сбора, визуализации и архивирования данных испытательного стенда ИДТ-90

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты автоматизации испытательных процессов в машиностроении

1.1. Анализ технологического процесса ИДТ-90 как объекта программного управления и мониторинга (Кратко описываем установку и какие именно параметры нам нужно выводить на экран).

1.2. равнительный обзор современных сред разработки SCADA-систем (Анализ программных платформ: например, MasterSCADA, Simple-Scada, Trace Mode, Ignition и обоснование выбора той, в которой вы пишете (заказчик выбрал simplite)).

1.3. Нормативные требования к человеко-машинному интерфейсу (HMI) и системам архивирования лабораторных данных.

Глава 2. Анализ объекта автоматизации и обоснование технических решений

2.1. Анализ аппаратного комплекса как источника данных: карта регистров и настройка протокола Modbus RTU (Здесь вы пишете: “Мой напарник сделал контроллер, он передает данные вот по таким-то адресам Modbus, вот таблица тегов, которые я считываю”).

2.2. Проектирование базы данных реального времени и подсистемы долгосрочного архивирования (Как вы храните данные, с какой частотой записываете, как реализована энергонезависимая память для мото-часов).

2.3. Информационная модель взаимодействия SCADA-системы с ЛИМС предприятия (Как именно вы будете передавать данные: по какому протоколу, в каком формате — SQL, API, XML/JSON).

Глава 3. Инженерная разработка SCADA-системы для мониторинга стендовых испытаний

3.1. Разработка графического интерфейса пользователя (HMI) для сенсорного монитора (Показываете скриншоты: вот главное окно, вот графики температур, вот окно тревог. Описываете эргономику под сенсорное управление).

3.2. Алгоритмическая реализация обработки сигналов и учета наработки моточасов (Описываете скрипты и логику: как вы программно обрабатываете сырые данные с контроллера).

3.3. Разработка модуля генерации отчетной документации и печати протоколов испытаний (Как программа формирует протокол нужной формы и отправляет на принтер).

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Разработка и внедрение SCADA-системы для сбора, визуализации и архивирования данных испытательного стенда ИДТ-90

Специальность: 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Направление: Машиностроение

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроительное производство в Российской Федерации характеризуется переходом к цифровым технологиям управления технологическими процессами, что соответствует стратегическим задачам национальной программы «Цифровая экономика». В условиях импортозамещения и ускоренного развития промышленного сектора особое значение приобретает автоматизация испытательных процессов на базе отечественных программно-аппаратных комплексов. Испытательные стенды представляют собой критически важные элементы производственной инфраструктуры, обеспечивающие контроль качества и надежности выпускаемой продукции. Автоматизация процесса испытаний посредством внедрения SCADA-систем позволяет существенно повысить достоверность получаемых данных, обеспечить их долгосрочное архивирование и интеграцию с лабораторными информационными системами предприятия.

Актуальность темы данной выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью модернизации испытательного стенда ИДТ-90, эксплуатируемого на производственных площадках машиностроительных предприятий России для проверки работоспособности и ресурсных характеристик изделий двигателестроения. Существующая система сбора данных характеризуется недостаточным уровнем автоматизации, отсутствием единой платформы визуализации технологических параметров и ограниченными возможностями долгосрочного хранения результатов испытаний. Это затрудняет проведение ретроспективного анализа, формирование протоколов испытаний в автоматическом режиме и интеграцию с корпоративными системами управления качеством. Разработка SCADA-системы на базе российского программного обеспечения Simplite позволяет решить указанные проблемы, обеспечив полный цикл сбора, обработки, визуализации и архивирования технологических данных в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе является достаточно высокой применительно к общим вопросам построения АСУ ТП, однако специфика автоматизации испытательных стендов машиностроительных предприятий требует индивидуального подхода с учетом конкретных технологических параметров и эксплуатационных условий. Вопросы проектирования SCADA-систем рассмотрены в работах отечественных специалистов МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИУ «МЭИ», разработчиков компаний «Элемент», «Овен» и других ведущих организаций в области промышленной автоматизации. Особое внимание уделяется реализации протокола Modbus RTU, проектированию баз данных реального времени и организации человеко-машинного интерфейса с учетом эргономических требований.

Цель выпускной квалификационной работы: разработка и обоснование технических решений по внедрению SCADA-системы для автоматизации процесса сбора, визуализации и архивирования данных испытательного стенда ИДТ-90 с использованием программной платформы Simplite.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ технологического процесса испытательного стенда ИДТ-90 и определить перечень контролируемых параметров для автоматизированного мониторинга;
• выполнить сравнительный обзор современных программных платформ разработки SCADA-систем и обосновать выбор среды Simplite;
• проанализировать аппаратный комплекс стенда с точки зрения организации обмена данными по протоколу Modbus RTU и составить карту регистров;
• разработать архитектуру базы данных реального времени и подсистемы долгосрочного архивирования с энергонезависимым хранением данных;
• спроектировать графический интерфейс пользователя (HMI) для сенсорного монитора с учетом требований эргономики и промышленных стандартов;
• разработать алгоритмическое обеспечение для обработки сигналов, учета наработки моточасов и генерации протоколов испытаний.

Объектом исследования является испытательный стенд ИДТ-90, предназначенный для проведения ресурсных и приемочных испытаний изделий машиностроительного производства.

Предметом исследования выступает процесс автоматизации сбора, визуализации и архивирования технологических данных испытательного стенда посредством разработки SCADA-системы.

Методологическая база исследования включает теоретические основы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами в соответствии с ГОСТ 34.601-90, принципы программирования контроллеров согласно ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016, методы проектирования человеко-машинных интерфейсов и баз данных реального времени. Инструментальную основу составляют программная среда Simplite для разработки SCADA-приложений, протокол промышленной сети Modbus RTU, средства расчета метрологических характеристик измерительных каналов. Нормативная база опирается на РД 50-34.698-90, ГОСТ Р 21.408-2013, СП 77.13330.2016 и внутренние стандарты предприятия.

Научная новизна работы заключается в разработке адаптированной архитектуры SCADA-системы для специфических условий эксплуатации испытательного стенда ИДТ-90 с реализацией алгоритмов энергонезависимого учета моточасов и автоматической генерации протокольной документации.

Теоретическая значимость определяется систематизацией подходов к проектированию SCADA-систем для испытательных комплексов машиностроительных предприятий и обоснованием технических решений в области организации баз данных реального времени.

Практическая значимость состоит в создании функционального программного продукта, внедрение которого обеспечивает повышение достоверности результатов испытаний, сокращение трудозатрат на обработку данных и формирование отчетной документации, а также интеграцию с лабораторными информационными системами предприятия.

Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы, заключение

…