ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Студенттер мен жас ғалымдардың
«Ғылым және білім - 2014»
атты IX Халықаралық ғылыми конференциясының БАЯНДАМАЛАР ЖИНАҒЫ
СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ
IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых
«Наука и образование - 2014»
PROCEEDINGS
of the IX International Scientific Conference for students and young scholars
«Science and education - 2014»
2014 жыл 11 сәуір
Астана
УДК 001(063) ББК 72
Ғ 96
Ғ 96
«Ғылым және білім – 2014» атты студенттер мен жас ғалымдардың ІХ Халықаралық ғылыми конференциясы = ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Наука и образование - 2014» = The IX International Scientific Conference for students and young scholars «Science and education - 2014».
– Астана: http://www.enu.kz/ru/nauka/nauka-i-obrazovanie/, 2014. – 5830 стр.
(қазақша, орысша, ағылшынша).
ISBN 978-9965-31-610-4
Жинаққа студенттердің, магистранттардың, докторанттардың және жас ғалымдардың жаратылыстану-техникалық және гуманитарлық ғылымдардың өзекті мәселелері бойынша баяндамалары енгізілген.
The proceedings are the papers of students, undergraduates, doctoral students and young researchers on topical issues of natural and technical sciences and humanities.
В сборник вошли доклады студентов, магистрантов, докторантов и молодых ученых по актуальным вопросам естественно-технических и гуманитарных наук.
УДК 001(063) ББК 72
ISBN 978-9965-31-610-4 © Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық
университеті, 2014
2855
УДК 681.515.8
РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ СЕТИ НА БАЗЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ TIA PORTAL НА ПРИМЕРЕ ТЕПЛОВЫХ
ПУНКТОВ АЛМАТИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Әбуқадыр Нҧрсҧлтан Әбдрахманҧлы, Ахмет Әлімжан
[email protected], [email protected]
Студенты Алматинского университета энергетики и связи, Алматы, Казахстан Научный руководитель – к.т.н., проф. Копесбаева А.А.
Сегодня все энергопотребляющие страны работают над снижением потребления энергии и ищут пути решения этой проблемы. Президентом РК 13 января 2012 года были подписаны законы РК «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» и «О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты по вопросам энергосбережения и повышения энергоэффективности» [1]. Реализация общегосударственной программы по экономии и целесообразном применении энергоресурсов, тепловой энергии в частности, предполагает широкое применение автоматизированных систем и комплексов контроля, управления и учета, включающее в себя внедрение индивидуальных автоматизированных тепловых пунктов (ИТП или АТП).
На сегодняшний день, практически все тепловые пункты оборудованы узлами учета тепловой энергии, что само по себе не является фактором экономии, а позволяет лишь точно оценивать потребленное тепло. Учет тепловой энергии необходим для обеспечения расчетов за потребленную тепловую энергию между абонентом и теплоснабжающей организацией, и защищает от превышения расчетного потребления от фактического. Это связано с тем, что поставщики тепловой энергии при расчете тепловых нагрузок завышают их значения, списывая на потребителей дополнительные расходы. [2]
Тепловые пункты позволяют выполнять следующие функции (рис-1) и классифицируются нижеприведенным образом (рис-2). [3]
Рис-1. Функции тепловых пунктов
Рис-2. Классификация тепловых пунктов
2856
Для достижения реальной экономии (до 40 %) необходимо автоматизировать тепловой пункт. Автоматизированная система управления тепловым пунктом предназначена для эффективного управления технологическим процессом обеспечения потребителей тепловой энергией и горячим водоснабжением с целью повышения его надежности, качества и экономичности.
Это позволит существенно сократить теплопотребление за счет:
ограничение подачи тепла в теплые периоды времени;
снижение температуры воздуха в помещениях в ночное время, выходные и праздничные дни.
Тем самым происходит экономия энергоресурсов и как следствие снижение коммунальных платежей за тепло.
В иерархии АСУ ТП теплового пункта, в общем случае, выделяются несколько территориально и функционально распределенных уровней сбора и обработки информации.
Рис-3. Структура АСУ ТП теплового пункта
Нижний уровень сбора и обработки информации системы включает в себя исполнительные механизмы, дискретные и аналоговые датчики, располагаемые на технологических участках теплового пункта.
Средний уровень сбора и обработки информации системы представлен микропроцессорным контроллером, обеспечивающим:
аналого-цифровое преобразование сигналов с аналоговых и дискретных датчиков в цифровой код и заданную алгоритмическую обработку информации с датчиков нижнего уровня системы;
информационный обмен с интеллектуальными устройствами нижнего уровня (с тепловодосчетчиками, счетчиками электроэнергии);
формирование выходных управляющих сигналов на исполнительные механизмы по задаваемым технологическим программам или по командам оперативно-диспетчерского персонала;
2857
обмен данными с автоматизированным рабочим местом оператора теплового пункта, с центральным или районным диспетчерским пунктом по резервируемым проводным и беспроводным каналам связи (по интерфейсу Ethernet).
Верхний уровень сбора и обработки информации включает в себя АРМ оперативно- диспетчерского персонала, обеспечивающего:
сбор, заданную обработку и долговременное хранение информации, получаемой с контроллера среднего уровня системы;
документирование и визуализацию оперативных и архивных данных системы;
ручной ввод настроечных параметров системы (технологических уставок, настроек регуляторов, шкалы датчиков и т.п.);
формирование контроллеру команд на выполнение технологических программ, на выдачу управляющих сигналов исполнительными механизмами. [4]
На каждом из этих уровней обмен информацией между элементами системы осуществляется по определенным (стандартным) протоколам. Для решения задач автоматизации технологического процесса, в принципе, можно применить различные комбинации протоколов. Однако, каждый протокол обладает своими характеристиками.
Все три корпуса АУЭС снабжены индивидуальными тепловыми пунктами, с помощью которых ведется учет расхода, температуры и давления теплоносителя.
Актуальность данной работы заключается в необходимости автоматизации системы управления тепловых пунктов. Автоматизированная система должна обладать возможностью визуально отображать состояние тепловых пунктов в реальном времени, позволять удаленно регулировать и управлять объектом теплоснабжения. Для решения данной задачи было использовано интегрированное программное обеспечение TIA Portal программируемых логических контроллеров (ПЛК) фирмы Siemens. Использование свободно- программируемого контроллера в альтернативу специализированных контроллеров автоматизации тепловых пунктов значительно снижает стоимость проекта. Интегрированное ПО TIA Portal значительно упростило разработку диспетчерского окна за счет того, что начиная от настройки конфигураций контроллера до визуализации процесса в целом, выполнено в одной программной среде.
Создан макет распределенной промышленной сети тепловых пунктов трех корпусов АУЭС. В основу построения системы оперативного управления тепловым пунктом положена сеть на базе протокола Profibus-DP. На рис-4 представлена обобщенная характеристика различных технологий с точки зрения их функциональности, сложности и стоимостных показателей.
Рис-4. Сравнение протоколов
2858
Из рисунка видно, что данный протокол занимает центральное место по показателям (оптимальное соотношение приведенных показателей). Данный протокол предназначен для работы с датчиковыми сетями (уровень периферийного оборудования). В нем обеспечивается взаимодействие по схеме Master- Slave. Протокол позволяет организовать взаимодействие между устройствами на скорости 187,5 кбит/с при длине сети 500 м. Также данный протокол позволяет создавать системы с одним или несколькими ведущими устройствами.
На уровне периферийного оборудования контроллеры, например, программируемые логические контроллеры (ПЛК), обмениваются данными со своими периферийными устройствами через быструю последовательную связь. Обмен данными с этими распределенными устройствами происходит в основном циклически. Центральный контроллер (ведущее устройство) считывает входные данные из ведомого устройства и посылает обратно ведомому устройству выходные данные. Важно то, что цикл шины короче программного цикла контроллера, который в большинстве приложений равен примерно 10 мс.
Соответственно по своим характеристикам данный протокол обмена удовлетворяет требованиям задач реального времени.
Из этих соображений, в качестве протокола нижнего уровня был предложен протокол PROFIBUS-DP.
Список использованных источников
1. Закон РК «Об энергосбережении и повышении
энергоэффективности» (с изменениями по состоянию на 03.07.2013 г.)
2. Пырков В.В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование. – Киев: II ДП «Такі справи», 2008. – 252 с.
3. Дегтяренко А.В. Теплоснабжение: учеб. пособие. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.- строит. ун-та, 2010. – 185 с.
4. http://www.asutp.ru.Промышленная автоматизация.
УДК 681.5.01
ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МОНИТОРИНГТІҢ АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН ЖҤЙЕСІ Баксултанов Дархан Ерсаинович
«Автоматтандыру және басқару» мамандығының студенті Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ҧлттық университеті, Астана
Ғылыми жетекші: т.ғ.к., доцент Касимова Б.Р.
«Мониторинг» термині алғаш рет 1972 ж. БҦҦ-ның қоршаған орта жӛніндегі Стокгольмдегі конференциясының ҧйымдастырылуының алдында «бақылау»
ҧғымына толықтыру ретінде пайда болды. Ең басынан бастап мониторинг терминінің тҥсіндірмесінде екі кӛзқарас қалыптасқан. Кӛптеген шетел зерттеушілері берілген мақсатпен және арнайы қҧрастырылған бағдарлама бойынша қоршаған ортаның бір немесе бірнеше компоненттерінің ҥздіксіз бақылаулар жҥйесін жҥргізуді ҧсынған. Басқа кӛзқарас [Израэль, 1974] мониторинг ретінде антропогендік іс-әрекеттің әсерінен орын алатын бисосфера кҥйінің жиіліктік ӛзгерісін сипаттайтын бірігей бақылаулар жҥйесі ретінде қарастыру. Бҧл кӛзқарас қазіргі кезде кӛптеген елдерде кең қолданылады.
Технологиялық әсерлердің кері зардаптарын зерттеу және бағалау ҥшін қоршаған орта кҥйінің арнайы бақылау жҥйесін ҧйымдастыру қажеттілігі туындады. Мҧндай жҥйені қоршаған орта кҥйі мониторингісінің жҥйесі деп атайды.
