КурсоваяАвтоматизацияГод: 2025ТИУ: Тюменский индустриальный университет
👁 11💼 0

Готовая курсовая: Автоматизация КВГ на базе ПЛК

Загружена: 18.02.2026 09:25

Рассмотрено проектирование микропроцессорной системы управления котлом водогрейным газовым (КВГ): анализ объекта, выбор ПЛК, алгоритм управления и интерфейсы. Включены таблицы сигналов КИПиА и обоснование выбора HMI и кабельных решений для практической реализации.

Содержание

Введение	3
1 Общие положения и теоретическая основа	5
1.1 Актуальность и цель автоматизации в КВГ	5
1.2 Назначение и характеристика объекта управления	6
1.3 Структура автоматизированной системы управления	9
2 Проектирование системы автоматизации	12
2.1 Обоснование выбора микропроцессорного контроллера	12
2.2 Алгоритм управления и реализация в ПЛК	13
2.3 Программная реализация на языках LD, FBD или STL	15
3 Выбор интерфейсов и элементов связи	19
3.1 Перечень и характеристики сигналов КИПиА	19
3.2 Обоснование выбора интерфейсов и кабелей	20
3.3 Выбор операторского интерфейса (HMI)	22
Заключение	24
Список использованных источников	26

Введение

Введение	3
1 Общие положения и теоретическая основа	5
1.1 Актуальность и цель автоматизации в КВГ	5
1.2 Назначение и характеристика объекта управления	6
1.3 Структура автоматизированной системы управления	9
2 Проектирование системы автоматизации	12
2.1 Обоснование выбора микропроцессорного контроллера	12
2.2 Алгоритм управления и реализация в ПЛК	13
2.3 Программная реализация на языках LD, FBD или STL	15
3 Выбор интерфейсов и элементов связи	19
3.1 Перечень и характеристики сигналов КИПиА	19
3.2 Обоснование выбора интерфейсов и кабелей	20
3.3 Выбор операторского интерфейса (HMI)	22
Заключение	24
Список использованных источников	26

Заключение

В рамках выполненной курсовой работы была разработана микропроцессорная система автоматизации, предназначенная для управления котлом водогрейным газовым, используемым в составе теплоэнергетических объектов нефтегазовой отрасли. Проект охватывает все ключевые этапы построения автоматизированной системы — от анализа объекта управления до реализации алгоритма и обоснования технических решений.
Проведённое исследование показало, что эффективное управление котлом возможно только при условии применения надёжных промышленных контроллеров, способных функционировать в условиях переменных температур, электромагнитных помех и аварийных ситуаций. В качестве центрального элемента системы был обоснован выбор программируемого логического контроллера отечественного производства — Овен ПЛК110, который обеспечивает необходимую функциональность, поддерживает стандарт IEC 61131-3, устойчив к внешним воздействиям и совместим с современными средствами визуализации.
На основании анализа параметров технологического процесса построен алгоритм управления, включающий температурное регулирование, логические блокировки, защиту от аварий и автоматическую остановку оборудования при выходе параметров за допустимые пределы. Программа реализована на языке функциональных блоков (FBD), обеспечивающем наглядность и возможность модульного расширения логики. Подключение контрольно-измерительной аппаратуры и исполнительных механизмов осуществляется через аналоговые и дискретные входы/выходы, при этом учтены требования к промышленной электромагнитной совместимости и пожаробезопасности.
Обоснован выбор интерфейсов и кабельной продукции с учётом длины трасс, типа сигнала и характера среды эксплуатации. В качестве операторского интерфейса выбрана отечественная панель «Овен СП307», обладающая высокой степенью интеграции с ПЛК, что обеспечивает удобство программирования и визуализации технологических параметров.
Результатом проектирования стала комплексная микропроцессорная система управления, способная обеспечить стабильную, безопасную и энергоэффективную эксплуатацию котла водогрейного газового. Принятые технические решения соответствуют актуальным требованиям к автоматизации промышленных объектов и могут быть адаптированы к различным условиям эксплуатации с минимальными затратами на внедрение.

Список литературы

Нормативные правовые акты:
1.	ГОСТ 34.602–89. Техническое задание на создание автоматизированной системы. — Взамен ГОСТ 34.602–78. — М.: Стандартинформ, 2019. — 14 с.
2.	ГОСТ Р 7.0.5–2008. Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления. — М.: Стандартинформ, 2020. — 12 с.
3.	ГОСТ Р МЭК 61131-3–2020. Языки программирования промышленных контроллеров. — М.: Росстандарт, 2020. — 84 с.
Книги:
4.	Андреев Е. Б., Попадько В. Е. Технические средства систем управления в нефтяной и газовой промышленности. — М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2021. — 272 с.
5.	Агеев О. А. Информационно-измерительная техника и электроника. Преобразователи неэлектрических величин. — М.: Юрайт, 2022. — 158 с.
6.	Гуревич В. И. Микропроцессорные реле и устройства защиты. — М.: Энергоатомиздат, 2023. — 304 с.
7.	Кузяков О. Н. Проектирование систем на микропроцессорах и микроконтроллерах. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2021. — 104 с.
8.	Макуха В. К. Микропроцессорные системы и персональные компьютеры. — М.: Юрайт, 2020. — 175 с.
9.	Парр Э. Программируемые логические контроллеры: руководство инженера. — М.: Бином, 2020. — 516 с.
10.	Попова Н. В., Козлов В. В. Проектирование микропроцессорных систем автоматизации. — Тюмень: ТИУ, 2020. — 32 с.
Статьи:
11.	Виноградов С. Ю. Актуальные подходы к выбору ПЛК для нефтегазового сектора // Автоматизация в промышленности. — 2022. — № 6. — С. 32–38.
12.	Дьяконов А. В., Минаев И. Ю. Обзор технологий Trace Mode в управлении ТП // Автоматизация и IT в энергетике. — 2021. — № 4. — С. 45–52.
13.	Константинов К. А. Современные тенденции в программировании ПЛК // Системы управления и автоматика. — 2023. — № 5. — С. 15–22.
Монографии:
14.	Артемьев Ю. И. Промышленные контроллеры: структура, алгоритмы, проектирование. — СПб.: Питер, 2020. — 380 с.
15.	Романов С. П. Автоматизация технологических процессов: от датчиков до SCADA. — М.: Инфра-М, 2021. — 312 с.
Электронные источники:
16.	Официальный сайт Trace Mode [Электронный ресурс]. — URL: https://www.tracemode.ru (дата обращения: 22.07.2025).
17.	Siemens Automation. Product Catalog [Электронный ресурс]. — URL: https://new.siemens.com/global/en/products/automation.html (дата обращения: 22.07.2025).
18.	Schneider Electric: PLC solutions [Электронный ресурс]. — URL: https://www.se.com/ww/en/work/products/industrial-automation/plc/ (дата обращения: 22.07.2025).
19.	Omron Automation — Official Portal [Электронный ресурс]. — URL: https://www.industrial.omron.com (дата обращения: 22.07.2025).
20.	Rockwell Automation: Programmable Controllers [Электронный ресурс]. — URL: https://www.rockwellautomation.com (дата обращения: 22.07.2025).

Подробное описание

📘 О чем эта работа

Работа посвящена проектированию микропроцессорной системы автоматизации котла водогрейного газового (КВГ). Объектом является стационарный водогрейный котёл; предмет — алгоритмы управления, подбор аппаратуры и связи для обеспечения безопасности, энергоэффективности и отказоустойчивости.

📚 Что внутри

В документе содержится подробная проектная документация и обоснования технических решений:

  • Функциональная схема АСУ (рис. 1.1) с описанием циклической работы ПЛК и взаимодействия с HMI/SCADA.
  • Таблица 2.1 — сравнительный анализ отечественных ПЛК (Овен ПЛК110, Веспер ПЛК300, АРИС ПЛК210) с показателями по быстродействию, памяти, температурному диапазону и стоимости.
  • Таблица 3.1 — перечень сигналов КИПиА: датчики температуры Pt100 (подключение 3-проводное), датчики давления, аналоговые петли 4–20 мА, дискретные 0/24 В и цифровой Modbus RTU для частотного привода.
  • Алгоритм управления, реализованный в FBD/LD: последовательность пуска (пуск насоса, задержка 3–5 с, открытие газового клапана, включение горелки), поддержание уставки с гистерезисом (пример ±3 °C), аварийные блокировки (температура >115 °C, давление воды <0.5 бар), таймер охлаждения насоса 30–60 с и сторожевой таймер контроллера.
  • Описание реализации в IEC 61131-3 (FBD, LD, фрагменты Structured Text), комментарии и модульная структура программы для удобства сопровождения.
  • Обоснование выбора интерфейсов и кабельной разводки: экранированная витая пара для RS-485/Modbus, 4–20 мА по экранированным линиям, правила заземления экранов, гальваническая развязка дискретных цепей и защита от перенапряжений.
  • Выбор HMI: аргументы в пользу отечественной панели Овен СП307 (совместимость, готовые шаблоны, металлический корпус, архивирование тревог).

📊 Для кого подходит

Проект полезен студентам и инженерам по автоматизации, специалистам по ПЛК и АСУ ТП в нефтегазовой и теплоэнергетической отраслях; пригоден для выполнения курсовых/практических заданий, пуско-наладки и подготовки техзаданий.

✨ Особенности

В работе представлены конкретные практические решения: выбор Овен ПЛК110 как оптимального контроллера для КВГ, реальные уставки и тайминги для безопасного розжига и остановки, таблица подключаемых сигналов с указанием методов подключения (Pt100, 4–20 мА), а также рекомендации по кабельным трассам и защите от помех. Программа реализована модульно на FBD/LD, что упрощает адаптацию под другие модели котлов и расширение функций (модуляция горелки, погодозависимая коррекция, интеграция в SCADA).

❓ Частые вопросы

Подойдет ли для моего ВУЗа?
Структура универсальна и соответствует требованиям методических указаний для курсовой работы по прикладной автоматизации.

Можно адаптировать?
Да, схемы подключения, уставки и модульную программу легко адаптировать под конкретные модели ПЛК, HMI и требования заказчика.