Курсовая_ПСА

Липецкий государственный технический университет

Кафедра автоматизированных систем управления

КУРСОВАЯ РАБОТА разработка системы автоматизации

Система управления климатом в жилом помещении

Студент	________________	Комаров М.Н.
	подпись, дата	фамилия, инициалы
АС-11
Группа______________
Руководитель
____________________	________________	Широков А.С.
ученая степень, ученое звание	подпись, дата	фамилия, инициалы

Липецк 2015г

Задание кафедры

Разработать и реализовать систему температуре в помещении с устройства возможность сохранения данных в БД.

2

сбора и обработки данных о ввода-вывода. Предусмотреть

Оглавление
1 Разработка технического задания................................................................	4
1.1Введение .....................................................................................................	4
1.2Пользователи системы ...............................................................................	5
1.3Взаимодействующие системы ...................................................................	6
1.4Модели вариантов использования.............................................................	8
1.5Требования и ограничения.........................................................................	9
1.5.1 Функциональные требования.................................................................	9
1.5.2 Нефункциональные требования.............................................................	9
1.5.3 Ограничения............................................................................................	9
1.6Порядок контроля и приемки системы ...................................................	10
2 Архитектура системы и технический проект............................................	12
2.1Структурная схема программно-аппаратного комплекса ......................	12
2.2Функциональная схема программно-аппаратного комплекса ...............	13
2.3Принципиальная схема программно-аппаратного комплекса ...............	18
3 Руководство пользователя .........................................................................	25
3.1Старт системы ..........................................................................................	25
3.2Просмотр температуры ............................................................................	25
3.3Включение отопления ..............................................................................	25
3.4Включение кондиционирования..............................................................	25
Список источников........................................................................................	27
Приложение ...................................................................................................	28

3

1 Разработка технического задания

1.1Введение

Целью внедрения данной системы автоматизации является создание комфортных условий для проживания в жилом помещении и повышение экономической эффективности за счет оптимизации расхода энергоносителей

Назначением системы является сбор и анализ данных о температуре в жилом помещении, а также выработка управляющих сигналов для систем отопления и кондиционирования. Применение системы возможно в жилых помещениях, офисных помещениях коммерческих предприятий и органов государственной власти.

Система управления взаимодействует с пользователями посредством видео-дисплейных терминалов и с OPC сервером посредством стека протоколов TCP/IP. В свою очередь ОРС-сервер взаимодействует со специализированным контроллером по протоколу ModBus. Непосредственно хранение данных в системе не осуществляется. Данные из системы передаются для хранения в БД MS SQL-сервер, для возможности удаленного доступа и управления в перспективе.

Объектом управления является процесс отопления и кондиционирования в помещениях, указанных выше категорий. Таким образом, предполагается управление состоянием температуры воздуха в помещении

4

1.2Пользователи системы

Пользователями системы будут являться непосредственно пользователи указанных в предыдущем пункте категорий помещений.

К пользователям предъявляется требование минимальных знаний и навыков работы с ПК и программами обозревателями интернета, а также умение пользоваться оргтехникой.

5

1.3Взаимодействующие системы

Система взаимодействует с другими подсистемами, которые лежат на отличных от данной подсистемы уровнях. Так подсистема взаимодействует с

OPC-сервером по средствам протокола TCP/IP, обращаясь к службе OpcEnum.

Также подсистема взаимодействует с подсистемой хранения информации -

базой данных MS SQL Server по протоколу ODBC. Подсистема формирует картежи для сущности record и anomalies.

В качестве OPC-сервера выступает Master OPC Universal Modbus Server

от российской компании InSat. Master OPC Universal Modbus Server сочетает в себе возможности OPC-сервера наиболее распространенного промышленного протокола передачи Modbus RTU/ASCII/TCP, а также инструментария для разработки новых ОРС-серверов, как для поддержки специализированных расширений Modbus, так и для поддержки любых иных протоколов.

MasterOPC реализует два набора OPC-интерфейсов – DA (Data Access –

текущие данные) и HDA (Historical Data Access – архивные данные). Для организации хранения архивов опрашиваемых переменных MasterOPC

использует встроенный SQL-сервер.

OPC-сервер имеет в своем составе поддержку простого сценарного языка, что позволяет проводить предварительную обработку данных после их считывания из внешних устройств, а также перед записью в них. Возможно использование сценариев для написания новых драйверов (как для протоколов, построенных на транспорте Modbus, так и любых других),

сохранения архивов в SQL-сервере, написания имитаторов сигналов,

вычисления косвенных параметров, работы с признаками качества и т.п.

Сценарии могут использоваться на уровне коммуникационных узлов,

устройств и подустройств, отдельных тегов. Встроенный редактор обеспечивает стандартный сервис - подсветку ключевых слов, удобную работу с тегами и библиотеками. Ниже прилагается документация по разработке собственных протоколов – на примере DCON, Rnet, расширенный Modbus, а

также по работе с архивами.

6

Основные характеристики Modbus Universal MasterOPC сервера:

связь с Modbus RTU/ASCII сетью по выделенной линии, используя последовательный интерфейс RS-232C или RS-485;

связь через TCP/IP, в том числе Modbus TCP;

связь в режиме"Modbus поверх TCP". Данный режим предназначен для работы через конвертеры Ethernet в RS-232/RS-422/RS-485

связь с устройствами по протоколам Modbus RTU/ASCII/TCP в режиме

Slave (ведомый);

опрос устройств через GSM модем. Отправка SMS сообщений;

конфигурирование иерархического адресного пространства доступных серверу переменных;

мониторинг значений переменных;

удаленный доступ к серверу через DCOM;

подключение одновременно к нескольким устройствам;

работа одновременно с несколькими клиентами

Еще одна система с которой взаимодействует данная система управления это СУБД MS SQL Server. Microsoft SQL Server — система управления реляционными базами данных (СУРБД), разработанная корпорацией Microsoft. Основной используемый язык запросов — Transact-

SQL, создан совместно Microsoft и Sybase. Transact-SQL является реализацией стандарта ANSI/ISO по структурированному языку запросов (SQL) с

расширениями. Используется для работы с базами данных размером от персональных до крупных баз данных масштаба предприятия; конкурирует с другими СУБД в этом сегменте рынка.

7

1.4Модели вариантов использования

Предполагается несколько вариантов использования системы:

Просмотр текущих значений температуры

Ручное включение системы отопления

Ручное включение системы кондиционирования

Просмотр состояния нагревателей системы отопления

Просмотр состояния кондиционеров

Кроме того ряд функций, таких как сохранение данных в БД и поддержание температуры в пределах нормы система выполняет в автоматическом режиме.

На рисунке 1 приводятся варианты использования системы

Система управления

Просмотр текущих значений температуры

Включение/выключение системы отопления

Включение/выключение системы кондиционирования

Просмотр состояния системы отопления

Просмотр состояния системы кондиционирования

Рисунок 1. Варианты использования подсистемы

8

1.5Требования и ограничения

1.5.1 Функциональные требования

Подсистема должна:

собирать данные с датчиков температуры в каждой комнате помещения;

обрабатывать полученные данные, переводя значение напряжения в значения температуры;

сохранять обработанные данные в место постоянного хранения – БД.

вырабатывать управляющие сигналы для систем отопления и кондиционирования.

предоставлять пользователю возможность ручного управления системами отопления и кондиционирования

1.5.2 Нефункциональные требования

интерфейс системы на русском языке

графическое отображение температуры на плане здания

отображение состояний нагревателей и кондиционеров разными

цветами

1.5.3 Ограничения Предполагается функционирование системы круглосуточно, для чего в

помещении необходимо отдельное подключение сервера, на котором развернута подсистема и модуля ввода-вывода к системе электропитания.

9

1.6Порядок контроля и приемки системы

Сдает систему в эксплуатацию разработчик системы. Принимает систему заказчик.

Разработчик обязан представить документацию для пользователя и всю имеющуюся техническую документацию по проекту.

Заказчик обязан запустить систему и убедиться в наличие всех необходимых функций.

На момент сдачи подсистема должна иметь следующий функционал:

Отображать на дисплее температуру на улице

Отображать температуру в каждой комнате помещения;

Отображать состояние радиаторов отопления

Отображать состояние кондиционеров

Включать систему отопления в ручном режиме с кнопки на дисплее

Включать систему кондиционирования с кнопки на дисплее

Сохранять обработанные данные в место постоянного хранения – БД.

Для проверки функции отображения температуры на улице необходимо сравнить показания системы с любым термометром, который находится на улице не менее одного часа. Показания могут отличаться не более чем на 1

градус Цельсия.

Для проверки функции отображения температуры в каждой комнате необходимо бытовым термометром измерить температуру воздуха в каждой комнате и сравнить с показаниями системы. Показания могут отличаться не более чем на 0,5 градуса Цельсия.

Проверка отображения системы отопления необходимо проводить в осенне весенний период. Чтобы проверить корректность отображения состояния радиаторов необходимо выключить систему кондиционирования,

если она включена, включить систему отопления в ручном режиме. После включения на экране все радиаторы должны поменять цвет из серого в оранжевый. Затем необходимо подождать один час и при помощи

10