Статья 10 - Metafora Issue Tool

Основные данные

DOI

EDN

Тип

УДК

Страница с

по

Название (RU) *

Title (EN) *

Авторы

1

Автор

ORCID

SPIN

AuthorID

ScopusID

WoS ID

2

Автор

ORCID

SPIN

AuthorID

ScopusID

WoS ID

3

Автор

ORCID

SPIN

AuthorID

ScopusID

WoS ID

Аннотации и ключевые слова

Аннотация (RU)

Одним из основных компонентов систем автоматизации производства являются средства человеко-машинного интерфейса. Результативность работы предприятия частично зависит от скорости выполнения перечня задач, решение которых необходимо предусмотреть на диспетчерском уровне автоматизации: сокращение времени на принятие решения персоналом; оповещение об опасности и нарушениях, а также предотвращение аварийных и нештатных ситуаций; хранение и архивация данных о протекании процесса, необходимые для составления отчетов, применяемых для расследований причин возникновения любой аварийной ситуации. Целью данной работы является разработка SCADA-проекта, обеспечивающего человеко-машинный интерфейс между оператором и автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) выпаривания в производстве сгущенного молока. Данная АСУ ТП предназначена для решения задач контроля, защиты, сигнализации, автоматического регулирования основных и вспомогательных технологических параметров объекта. Для разработки SCADA-проекта была выбрана система TRACE MODE 6.0 фирмы AdAstrA, особенностью которой является технология единой линии программирования, то есть возможность разработки всех модулей АСУ при помощи одного инструмента. Произведя подсчёт всех типов сигналов, используемых на контроллерном уровне АСУ ТП, было определено количество выходов каждого типа. В результате в данном проекте АСУ ТП предполагается использование двух основных операторских станций, предназначенных для рабочих мест операторов и одной резервной, которая используется в аварийных ситуациях. В редакторе представления данных реализована группировка экранов, исходя из их функционального назначения. В результате разработанный SCADA-проект позволил усовершенствовать рабочее место оператора вакуум-выпарной установки в производстве сгущенного молока, обеспечив человеко-машинный интерфейс между оператором и автоматизированной системой управления технологическим процессом. Кроме того, система сигнализации автоматической сигнализации позволяет снизить количество брака продукции, и, соответственно, повысить выпуск и снизить себестоимость продукции на единицу сырья.

Abstract (EN)

One of the main components of production automation systems is the means of the human-machine interface. The efficiency of the enterprise partially depends on the speed of the list of tasks, the solution of which must be provided at the dispatching level of automation: reduction of the time for making a decision by the personnel; notification of danger and violations, as well as prevention of emergency and emergency situations; storage and archiving of process data necessary for the preparation of reports used to investigate the causes of any emergency. The purpose of this work is to develop a SCADA project that provides a man-machine interface between the operator and the automated process control system of evaporation in the production of condensed milk. This automated process control system is designed to solve the tasks of monitoring, protection, alarm, automatic regulation of the main and auxiliary process parameters of the facility. For the development of the SCADA project, the TRACE MODE 6.0 system from AdAstrA was chosen, a feature of which is the technology of a single programming line, that is, the ability to develop all ACS modules using one tool. Counting all types of signals used at the APCS controller level, the number of outputs of each type was determined. As a result, this automated process control system design assumes the use of two main control stations designed for operator workstations and one standby one, which is used in emergency situations. The Data View Editor presents the grouping of screens based on their functional purpose. As a result, the developed SCADA project made it possible to improve the workplace of the vacuum evaporator operator in the production of condensed milk by providing a man-machine interface between the operator and the automated process control system. In addition, the automatic alarm system allows you to reduce the amount of product scrap, and, accordingly, increase the output and reduce the cost of production per unit of raw material.

Ключевые слова (RU)

Keywords (EN)

Список литературы

Литература (RU)

1. Байкенов Б.С., Искаков Е.А., Абдували Ж.K. Pазработка scada-системы на базе микрокомпьютера // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. – 2020. – № 4 (115). – С. 179-185.
2. Байкенов Б.С., Искаков Е.А., Тойгожинова А.Ж. Раз-работка IT-системы диспетчерского управления // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. – 2019. – № 4 (111). – С. 253-257.
3. Жидков В.А. Сравнительный анализ scada-систем, применяемых в диспетчерских службах белгородской энергосистемы // вестник Белгородского государственного технологического университета Им. В.Г. Шухова. – 2012. – № 1. – С. 185-189.
4. Словеснов Н.А., Мирсаитов С.Ф., Светличный В.В. Внедрении технологии пиринговых сетей в системы SCAD // Аспирант. – 2019. – № 3 (45). – С. 27-33.
5. Баймухамедов М.Ф. Построение автоматизированной системы управления технологическими процессами на базе продукционной экспертной системы //Аграрный вестник Урала. 2013. № 8 (114). С. 26-28.
6. Geeta Yadav, Kolin Paul. Architecture and security of SCADA systems: a review // International Journal of Critical Infrastructure Protection. – 2021. – № 34. – Article 100433. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijcip.2021.100433
7. Dimitrios Pliatsios; Panagiotis Sarigiannidis; Thomas Lagkas; Antonios G. Sarigiannidis. A Survey on SCADA Systems: Secure Protocols, Incidents, Threats and Tactics // IEEE Communications Surveys & Tutorials. – 2020 . – № 22(3). – P. 1942-1976. DOI: 10.1109/COMST.2020.2987688
8. Anam Sajid; Haider Abbas; Kashif Saleem. Cloud-Assisted IoT-Based SCADA Systems Security: A Review of the State of the Art and Future Challenges // IEEE Access. – 2016. – № 4. – P. 1375-1384. DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2549047
9. Аlexandru Ujvarosi. Evolution of scada systems // Bulletin of the Transilvania University of Braşov. 2016. Vol. 9 (58) No. 1. P. 63-68.
10. Цочев, Г. Р., Йошинов, Р. Д., & Илиев, О. П. Основные проблемы защиты критической инфраструктуры сетей на основе систем SCADA. // Труды СПИИРАН. – 2019. – № 18(6). – P. 1333-1356. DOI: https://doi.org/10.15622/sp.2019.18.6.1333-1356.
11. Русанов В.В., Перов В.И., Самойлов М.А. Авто-матизация предприятий общественного питания с использованием современных цифровых технологий: программ Arduino IDE, OPC Modbus и Master Scada // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2018. – № 80 (2). – С. 38-44.
12. Колесников А.В., Карепанова Д.О. Автоматизация предприятий общественного питания // Современные проблемы экономического развития предприятий, отраслей, комплексов, территорий: Материалы Международной научно-практической конференции. Хабаровск, 2021. – Том 1. – С. 279-283.
13. Ашмарова О.В., Федулова Е.А. Возможности при-менения автоматизированных информационных систем управления предприятиями пищевой промышленности // Техника и технология пищевых производств. – 2016. – № 2 (41). – С. 170-176.
14. Каповский Б.Р., Пляшешник П.И. Автоматические системы управления технологическими процессами в мясной промышленности // Мясная Индустрия. – 2016. – № 4. – С. 25-27.
15. J.F. Holmes, G. Russell, J.K. Allen. 6 - Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and related systems for automated process control in the food industry: an introduction // Robotics and Automation in the Food Industry. Current and Future Technologies. – 2013. – P. 130-142. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857095763.1.130
16. Dan Selişteanu; Monica Roman; Dorin Şendrescu; Emil Petre; Bogdan Popa. A distributed control system for processes in food industry: Architecture and implementation // 2018 19th International Carpathian Control Conference (ICCC). – 2018. – DOI: 10.1109/CarpathianCC.2018.8399615
17. Ombretta Paladino, Francesca Fissor, Matteo Neviani. A Low-Cost Monitoring System and Operating Database for Quality Control in Small Food Processing Industry // J. Sens. Actuator Netw. – 2019. – № 8(4). – P. 52. DOI: https://doi.org/10.3390/jsan8040052
18. Turkay Kondakci, Weibiao Zhou. Recent Applications of Advanced Control Techniques in Food Industry // Food and Bioprocess Technology. – 2017. – № 10. – P. 522-542. DOI: https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-016-1831-x
19. Prashant. A. Khade, S.S.Patil, M.P.Takale. CIP System for Dairy Industry using PLC and SCADA // Journal of Signal Processing . MAT Journals. – 2018. – № 4 (2). – P. 1-12. DOI: https://core.ac.uk/download/pdf/230490902.pdf
20. Kantale, R. A., Sharma, V. K., Nagaratna., Bhagat, P. and Lahamge. SCADA- Automation Key Concept of DairyIndustrial Control System // Vigyan Varta. – 2022. – № 3(12). – P. 45-50. DOI: https://www.vigyanvarta.com/adminpanel/upload_doc/VV_1222_11.pdf
21. Heema R., Sivaranjani S., Gnanalakshmi K.S. An insight in to the automation of the dairy industry: A review // Asian Journal of Dairy and Food Resea. – 2022. – № 41(2). – P. 45-50. DOI: 10.18805/ajdfr.DR-1856
22. Бородулин Д.М. Разработка математического обеспечения процесса регулирования температуры молока на выходе из секции охлаждения // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2022. – № 84 (1). – С. 24-28. DOI: https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-1-24-28
23. Гербер Ю.Б., Гаврилов А.В. Обоснование параметров механической обработки молока при производстве кисломолочных продуктов // Техника и технология пищевых производств. – 2019. – Т. 49. – № 3. – С. 375-382. DOI: 10.21603/2074-9414-2019-3-375-382
24. Ивкова И.А., Скрябина О.В., Рябкова Д.С., Динер Ю.А., Петрова Е.И. Разработка технологии и исследования качества молочных консервов для регионов с ограниченными ресурсами натурального молочного сырья // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2018. – № 80 (3). – С. 254-258. DOI: https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-254-258
25. Шемятин А.М., Юркин Д.С. Модернизация техно-логического оборудования для тепловой обработки при производстве кисломолочных продуктов // Заметки ученого. – 2021. – №. 9-1. – С. 311-316.

References (EN)

Текст статьи

Полный текст статьи

Введение. Одним из важных компонентов сис-тем автоматизации производства являются средст-ва человеко-машинного интерфейса [1-10]. Резуль-тативность работы предприятия частично зависит от скорости выполнения перечня задач, решение кото-рых необходимо предусмотреть на диспетчерском уровне автоматизации. В работе рассмотрен ин-терфейс, направленный на совершенствование рабо-чего места оператора. В данном случае задачами автоматизации являются сокращение времени на принятие решения сотрудником, оповещение об опасности и нарушениях, предотвращение аварий-ных ситуаций, хранение и архивация данных о протекании процесса, необходимые для составления отчетов, применяемых для расследований причин возникновения нештатных ситуаций [11-21].

Целью работы является разработка SCADA-проекта, обеспечивающего человеко-машинный интерфейс (HMI) между оператором и автоматизи-рованной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) выпаривания в производстве сгущенного молока. Данная АСУ ТП предназначена для решения задач контроля, защиты, сигнализации, автоматического регулирования основных и вспомо-гательных технологических параметров объекта.

Методология. В настоящее время существует множество SCADA-систем, реализующих задачи верхнего уровня АСУ ТП. Данные типы программ специализируются на той или иной функции, могут использовать различные методы реализации одной и той же функции. При сравнительной оценке данных систем можно рассматривать следующие их параметры: качество документации; техничес-кая поддержка; открытость и масштабируемость; функциональность; надежность; эффективность; стоимость. Для разработки SCADA-проекта процесса выпаривания в производстве сгущенного молока была выбрана система TRACE MODE 6.0 фирмы AdAstrA, которая обладает лучшим сочетанием пакета возможностей, надежности и эффективности, имеющихся на российском рынке. Это интегри-рованная SCADA/HMI-SOFTLOGIC-MES-EAM-HRM-система для разработки АСУ ТП и систем управле-ния производством. Данный программный комплекс отличается возможностью разработки распреде-ленной АСУ ТП, в которой связанные между собой сетями технические средства и компьютеры прог-раммируются одним инструментом. При этом для каждого технического средства или персонального компьютера разрабатывается отдельный узел с описанием способа подключения к общей сети. Для каждого узла создается отдельная база каналов, в которой доступно обращение к базам каналов других узлов. Таким образом, формируется единая распределенная база каналов реального времени. Если в конкретном узле предполагается визуализация технологического процесса, то помимо базы каналов для него создается графическая часть, которая сос-тоит из набора экранных форм с возможностью их группировки по каким-либо признакам.

Требования к информационным функциям авто-матизированной системой управления технологи-ческим процессом выпаривания молока [22-24] и системам автоматического регулирования представ-лены в таблицах 1, 2. Переменные представляются на экране монитора автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора в цифровом и графическом виде.

Технологическая схема процесса выпаривания в производстве сгущенного молока, включающая двухкорпусную вакуум-выпарную установку, пока-зана на рисунке 1. Условные обозначения обору-дования и материальных потоков схемы представ-лены в таблице 3. В качестве объекта регулирования выбран участок изменения плотности готового продукта после пароотделителя (рис. 2) [25].

Наименование контролируемой технологической переменной

Давление охлаждающей воды перед поверхностным конденсатором

Результаты. Произведя подсчёт всех типов сигналов, используемых на контроллерном уров-не АСУ ТП, было определено количество выходов каждого типа:

– аналоговый ввод (AI) для термосопротивлений – 6 шт.;

– аналоговый вывод (AI) для сигнала 4-20 мА – 18 шт.;

Обеспечить регулирование, контроль, регист-рацию процесса производства сгущенного молока позволит программируемый логический контроллер MIF-PPC, удовлетворяющее условиям эксплуата-ции. Данное устройство позволяет подключить до 3 различных модулей ввода-вывода. Проведя анализ модулей контроллера MIF-PPC и количества сиг-налов ввода и вывода, были выбраны следующие модули:

– 1 модуль MIRage-FPT и 1 субмодуль PB-RS485T для подключения до 8 термометров сопротивления;

– 3 БПИ TFCUR и 3 субмодуля PB-V35T для подключения до 8 датчиков с унифицированным токовым сигналом 4-20 мА;

– 1 БПИ TFDIN3 и 1 субмодуль PB-DIN3T для подключения до 20 дискретных сигналов;

– 1 БПИ TFDOUT2 и 1 субмодуль PB-D016T для подключения до 16-ти дискретных управляющих сигналов с выходным напряжением 24В.

На диспетчерском уровне автоматизации необ-ходимо предусмотреть решение всего спектра задач оператора и их точное выполнение с автомати-зированного рабочего места. Для каждого из участков необходима общая форма, обеспечивающая связь с дополнительными формами, отвечающих за работу отдельных аппаратов и систем регулирования. Были определены следующие формы:

– форма 3: пусковой эжектор, двухступенчатый эжектор, поверхностный конденсатор;

– форма 4: подогреватели первой, второй и третьей ступеней.

При выполнении SCADA-проекта рассматривае-мого процесса разработана схема взаимодействия экранных форм (рис. 3).

Для рационального управления участками поми-мо связей, указанных на рисунке 3, в переделах каждого из них предусматривается возможность перехода между всеми локальными формами.

Обсуждение. В результате в данном проекте АСУ ТП предполагается использование двух основных операторских станций и одной резервной. Для этого в редакторе базы каналов SCADA – системе TRACE MODE 6.0 разработано три АРМ большой мощности. Два из них предназначены для ра-бочих мест операторов, а один является резерв-ным, для использования в аварийных ситуациях. Для архивирования данных, поступающих от контроллеров и с рабочих мест оператора, создан узел глобального регистратора. Для контроллеров нижнего уровня предусмотрены три узла малой мощности.

Поскольку все экраны в графических базах TRACE MODE собраны в группы, в редакторе предс-тавления данных реализована группировка экра-нов, исходя из их функционального назначения. В результате разработки проекта были сформированы запланированные экранные формы, которые предс-тавлены на рисунках 4-8.

Таким образом, в представленном SCADA-проекте показана программная реализация системы авто-матического регулирования в среде TRACE MODE, в результате чего решены задачи разработки программного обеспечения АСУ ТП.

Выводы. Разработанный SCADA-проект поз-волил усовершенствовать рабочее место оператора вакуум-выпарной установки в производстве сгущен-ного молока, обеспечив человеко-машинный ин-терфейс между оператором и автоматизированной системой управления технологическим процессом. В результате сокращается время, необходимое на реагирование и принятие решений персоналом. Данная АСУ ТП решает задачи контроля, защиты, сигнализации, автоматического регулирования основ-ных и вспомогательных технологических парамет-ров объекта. Кроме того, система автоматической сигнализации позволяет снизить количество брака продукции, и, соответственно, повысить выпуск и снизить себестоимость продукции на единицу сырья.

Полный текст статьи (введение, основная часть, заключение)

Финансирование / Благодарности

Финансирование (RU)

Funding (EN)

К выпуску

Основные данные

Авторы

Аннотации и ключевые слова

Список литературы

Текст статьи

Финансирование / Благодарности

Предпросмотр HTML

AI анализирует статью...