Универзитет у Новом Саду Технички Факултет "Михајло Пупин" Зрењанин

Industrijska automatika


14
НОВ
2018

.

GENERALNI ZADATAK:

Formirati industrijsku mrežu sa,  centralnim računarom, zasnovanu na standardnom fizičkom nivou po vlastitom izboru čiji je zadatak monitorisanje i/ili upravljanje bar jednom fizičkom veličinom po vlastitom izboru.

Projekat treba da sadrži:

Opis svih relevantnih aspekata merenja izabrane (izabranih) fizičke (fizičkih) veličina.

Opis mernog (mernih) pretvarača i izvršnih organa.

Detaljnu konfiguraciju sistema i opis svih uredjaja na mreži.

Opis relevantnih aspekata komunikacije za izabrani fizički nivo i, ako je potrebno, za više nivoe (zavisno od izabranog protokola).

Opis konfiguracionih naredbi za izabrane uredjaje na mreži koje će se koristiti pri konfiguraciji sistema.

Opis naredbi za komunikaciju koje će se koristiti tokom monitoringa i/ili kontrole.

GENERALNE NAPOMENE:

Student treba da preda i brani rad na sledeći način.

  1. Po završetku rada, isti se, isključivo sa e-mail adrese koja je registrovana na ime studenta (!),  dostavlja na e-mail adresu: sjankovi@eunet.rs. Student zadržava sva prava korišćenja dostavljenog materijala (kako tekstualnog tako i softverskog dela). Predmetni profesor zadržava rad samo u svojoj arhivi i ne distribuira ga niti celog niti u delovima trećim licima uključujući tu  i lica sa T.F. “Mihajlo Pupin”
  2. Pored toga, na istu e-mail adresu, a isključivo sa e-mail adrese koja je registrovana na ime studenta (!), dostavlja se izjava da su svi tekstualni i softverski delovi rada dostavljenog u e-mail-u **** (**** = navesti e-mail iz tačke 1) uradjeni od strane studenta i da predstavljaju njegov originalni rad, da ne postoje delovi teksta ili softvera preuzeti iz drugih izvora, i da rad nije i neće biti dostavljen trećim licima.
  3. U željenom i prethodno dogovorenom terminu koji  nije u periou kraćem od 5 radnih dana od završetka aktivnosti navedenih u 1 i 2 iznad, , student pristupa odbrani rada. Ista se može obaviti pre ispitnog roka.

ZADATAK 1

Industrisko postrojenje za zapreminsko mešanje tečnih komponenata

(Standardni industrijski “Batch Control”)

 

Dato je industrijsko postrojenje za mešanje dve tečne supstance koje se sastoji od dva rezervoara komponenata.

 

Komponenta A kroz cevovod prečnika 25,4 mm. Protok kroz ovaj cevovod se kontroliše električno komandovanim ventilom za šta se koristi digitalni izlaz sa računarskog sistema. Protok kroz ovaj cevovod meri se turbinskim pretvaračem sa konstantnom osetljivošću od 1.000 impulsa/l

 

Komponenta B kinematske dotiče u mešač kroz cevovod prečnika 25,4 mm i kroz cevovod prečnika 6,35 mm. Protok kroz ove cevovode se kontroliše električno komandovanim ventilima za šta se koriste digitalni izlaz sa računarskog sistema. Protok kroz ove cevovode meri se turbinskim pretvaračem sa konstantnom osetljivošću od 1.000 impulsa/l i 3.000 impuls/l, sledstveno.

 

Formirati softver koji rešava sledeće probleme:

 

  • Omogućava korisniku da izabere ukupnu zapreminu namešanog rastvora i zapreminski odnos komponenata u njoj.
  • Formira bazu koja sadr`i sve veličine od značaja kao dokaz da je mešanje izvršeno po zahtevu (ime odgovornog lica, datum, zapreminu, postignut odnos mešanja itd.)
  • Uvid u process mešanja u realnom vremenu.
  • Postakvizicioni pregled svih namešanih rastvora.

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve neophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza računarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu,  a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

 

ZADATAK 2

Industrisko postrojenje za maseno mešanje praškastih  komonenata

(Standardni ind. “Batch Control”)

 

 

Dato je industrijsko postrojenje za mešanje tri praškaste komponente koje se sastoji od tri silosa komponenata i jednog silosa namešanog proizvoda. Isticanje komponenata vrši se gravitaciono i kontroliše se digitalnim izlazima računarskog sistema koji komanduju električnim ventilima.

 

Rezervar za smešu postavljen je ispod rezervoara komponenata i njegova celokupna masa meri se mernim pretvaračem sile sa mernim trakama osetljivosti 2 mV/V. Merni opseg pretvarača iznosi F.S.= 2.000 daN. Merni pretvarač se napaja max. naponom od 10 Vdc.

 

Formirati softver koji rešava sledeće probleme:

 

  • Omogućava korisniku da izabere ukupnu masu namešanog rastvora i maseni  odnos komponenata u njoj.
  • Formira bazu koja sadr`i sve veličine od značaja kao dokaz da je mešanje izvršeno po zahtevu (ime lice odgovornog lica, datum, masu, postignut odnos mešanja itd.)
  • Uvid u process mešanja u realnom vremenu.
  • Postakvizicioni pregled svih namešanih rastvora.

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

ZADATAK 3

“Dvobojni” Plankov  termometar

 

 

Dat je Plankov termometar koji je osetljiv u opsegu talasnih du`ina 8 do 13 μm, mernog opsega 0 do 400 degC i sa naponskim izlazom koji odgovara 1mV/degC kao i dva filtra: prvi propusnog opsega 9μm i drugi propusnog opsega 11μm.

 

Formirati softver koji obezbedjuje merenje empirijske temperature nezavisno od emisione konstante objekta uz vizualzaciju merenja i čuvanje podataka.

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

ZADATAK 4

Monitoring sistema za eksperimentalnu verifikaciju

kočionog sistema motornih vozila

 

Sistem za proveru performansi kočionog sistema motornih vozila sastoji se od dva valjka prečnika 500 mm koji dobijaju permanentni (nezavisni) pogon od  dva elektromotora. Izmedju vratila motora i vratila valjaka instalirani su merni pretvarači momenta koji, uz maksimalno napajanje od 10 Vdc, imaju osetljivost 0,5 mV/V za merni opseg od 250 daNm.

 

Pored navedenog, sistem obuhvata i merni pretvarač sile na komandi kočnice mernog opsega F.S. = 200 daN, osetljivosti 2mV/V, max. napajanje 10 Vdc.

 

Formirati softver koji obezbedjuje:

 

  • Uvid u kočione sile na točkovima i na komandi kočnice u realnom vremenu,
  • Uvid u procentualnu razliku kočione sile na točkovima u odnosu na manju od njih,
  • Uvid u prekoračenje max. sile komande (60 daN),
  • ^uvanje pregled rezultata merenja.

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

 

 

ZADATAK 5

SISTEM ZA MONITORING STANJA TIPI^NOG INDUSTRIJSKOG HIDRAULI^NOG AGREGATA SA SOFTVERSKIM ALGORITMOM ZA DEFINISANJE AKCIJA PREVENTIVNOG ODR@AVANJA

 

 

Tipičan industrijski hidraulični agregat sastoji se od:

 

Uljnog rezervoara,

Usisnog cevovoda sa filtrom,

Mernog pretvarača podpritiska na usisnom vodu (izmedju usisnog otvora pumpe i filtra) koji je definisan sledećom specifikacijom:

F.S.: +-0 .8 bar (g).

Osetljivost: 1.5 mV/V

Exc. : max. 5 Vdc

Pumpe,

Potisnog cevovoda sa mernim pretvaračem nadpritiskapritiska koji je karakterisan sledećom specifikacijom:

F.S.: +- 380 bar (g).

Osetljivost: 1.5 mV/V

Exc. : max. 10 Vdc

 

Protokomera turbinskog tipa sa specifikacijom:

F.S.: 120 l/min

K = 1200 imp./l (linearno u celoj oblasti merenja)

 

Elektromotora za pogon pumpe koji poseduje frekventnu regulaciju broja obrtaja (sa manuelno izvedenom komandom sa potenciometrom) sa analognim izlazom regulatora broja obrtaja pri čemu postoji linearna zavisnost broja obrtaja i izlaznog napona kroz ceo prostor stanja kako je definisano sa dve tačke u tom prostoru:

N = 0 obr./min; U = 0 V

N = 2880 obr./min; U = 10 Vdc.

 

Na vratilu elektromotora nalazi se merni pretvarač momenta tipa “pun most” sa mernim trakama koji je definisan sa sledećom specifikacijom:

F.S.:       200 Nm

Exc.: max. 2.5 Vdc

Osetljivost: 0.25 mV/V

 

Formirati aplikativni softver koji obezbedjue:

 

  • Monitoring svih mernih veličina,
  • Monitoring ulazne mehaničke snage,
  • Monitoring izlazne hidraulične snage,
  • Monitoring stepena korisnosti pumpe,
  • Signalizaciju alarmnog stanja ukoliko je podpritisak ispod definisane vrednosti (tipično 0.3 bar dugotrajno ili 0.5 bara za period kraći od 10 sec i sa frekvencijom pojave ne većom od frekvencije uključivanja pogona agregata),
  • Signalizaciju preventivne akcije odr`avanja (zamena filtra) ukoliko je podpritisak na usisu veći od definisane vrednosti (tipično 0.2 bar),
  • Signalizaciju potrebe preventvne akcije odr`avanja ukoliko je ukupan stepen iskorišćenja pumpe ni`i od 0.85.

 

 

 

 

 

 

 

ZADATAK 6

 

Aplikativni softver za formiranje “RUN TIME” softvera za monitoring generalnog industrijskog procesa - EDITOR

 

 

Data je familija mikroprocesorskih uredjaja za monitoring i kontrolu industrijskog procesa koja se integriše u računarsko okru`enje pomoću standardne serijske komunikacije EIA - 232. Familija podrazumeva višekanalni uredjaj za merenje temperature (4018), jednokanalni uredjaj za merne pretvarače tipa pun most (4016) i  dvokanalni uredjaj za merenje frekvencije (4080). Za navedene uredjaje dat je komand set.

 

Potrebno je formirati sofver sa sledećim karakteristikama:

 

  • Za max. 32 postavlena uredjaja na mre`i i za uslov da adrese ni jednog od njih nisu iste napraviti servisnu rutinu koja pronalazi adrese uredjaja i definiše njihov tip (adrese su u opsegu 00h do FFh).

 

  • Listu seta naredbi koja je definisana kao file pridru`iti korespodentnu listu opisa naredbi. Paramtre naredbi posebno specificirati.

 

  • Obezbediti da se izborom opisa naredbe locira korespodentna naredba.

 

  • Obezbediti da se izabrana (locirana) naredba kao, što je to definisano u prethodnom stavu, aktivira i korisniku omogući da vidi odgovor uredjaj na istu.

 

  • Obezbediti da se izabrana naredba doda u posebnu listu koja čini listu naredbi koje će se izvršavati u “run-time” modu. Takodje, obezbediti pogodne alate za editovanje ove liste, “load”-ovanje prethjodno definisane liste i sl.

 

Formirati vlastite naredbe tipa DO-LOOP (WHILE) , FOR, PAUSA **, END, i sl.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

ZADATAK 7

Thermovision (“point to point” merenje Plankovim termometrom)

 

 

Formirati aplikativni softver za temperaturno mapiranje objekta 1 x 2 m sa podelom na referentna polja 10x 10 cm.

 

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima (termometrom osetljivosti 1mv/degC i uredjajem za merenje napona 4018 ili 4016) ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

 

 

Zadatak 8

 

Industrijsko merenje temperature K temoparovima

 

 

Dat je uredjaj za 6-o kanalno merenje temperature tipa 4018. Formirati softver za merenje temperature na svih 6 kanala sa vizualizacijom i čuvanjem rezultata koji pored standardnih funkcija obezbedjuje i:

 

Merenje temperature referentnog kraja,

Prepoznavanje pogrešno priključenog termopara na svakom od kanala.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

ZADATAK 9

 

TERMINAL ZA KONFIGURACIJU MERNIH UREDJAJA NA MRE@I

 

 

Server industrijske mre`e koristi serijski protocol RS 485 u komunikaciji sa merno/kontrolnim uredjajima.  Treba sačiniti deo SCADA programa koji podrazumeva terminal sa sledećim funkcijama:

 

  • Definisanje izlaznog porta servera koji je orijentisan ka mernoj mre`i i njegovih parametara.
  • Pretra`ivanja po mre`i u cilju nalz`enja svih uredjaja koji rade sa definisanim parametrima komuniokacije (prema prethodnom stavu) u oblasti adresa 00h do 7Fhi to u sledećem smislu: naći uredjaj, odrediti njegov tip i konfiguracione parameter.
  • Svim lociranim uredjajima promeniti adresu tako da se ista poveća za 128 (uredjaj sa adrese 00h postaviti na  80h , uredjaj sa adrese 7Fh postaviti na  FFh).
  • Svim lociranim uredjajima promeniti baud rate na novi koji izabere korisnik softvera.
  • Formirati listu sa adresama koje su zauzete, tipovima uredjaja na tim adresama i njihovim konfiguracionim parametrima.
  • Obezbediti startnu sekvencu softvera koja pri svakoj njegovoj inicijalizaciji proverava da li su uredjaji iz liste još uvek na zadatim adresama i daje izveštaj o rezultatima provere.

 

Softver testirati korišćenjem tri uredjaja.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve nophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza rečunarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 


 

 

 

 

ZADATAK 10

 

Merenje temperature obavlja se u opsegu -20 do 120 degC komercijalno raspolo`ivim termistorima čija su  otpornosti na 0 degC u opsegu od 2 do 30 kΩ. Korisnik uzima raspol`ivi termistor i priključuje ga na uredjaj za merenje otpornosti ili napona (p ovašem izboru 4013, 4016,…- napravite mernu liniju kako `elite). Softver mu obezbedjuje:

 

 

A)

 

Odredjivanje konstanti u jednačini ponašanja termistora pri čemu je usvojena sledeća aproksimacija:

1/T = A + B * ln R + C * ln3 R

 

Konstante su valjano odredjene samo i samo onda ako su zadovoljeni sledeći odnosi izmedju tri temperature na koje je doveden termistor u cilju odrdjivanja konstanti (T1, T2, T3):

 

T1 >= -40 degC

T2, T3 <= 150 degC

| T2 - T2 | <= 50 degC

 

Izuzetno je va`no da softver kontroliše zadovoljenje ovih uslova.

 

B)

 

Merenje i vizualizaciju izmerene temperature sa unapred odredjenim konstantama koje se odnose na predmetni termistor. Pri meren ju temperature obezbediti kompenzaciju greške ulsed samo zagrevanja termistora ako se on nalazi u mirnom vazduhu ( gubitak u mirnom vazduhu iznosi K = 1mW/degC, a greška usled samozagrevanja odredjuje se kao ΔTsh = (I2 * R) / K gde je ΔTsh prirast temperature termistora usled samozagrevanja).

 

 

Komunikaciju sa mernim uredjajima ostvariti kroz standardnu serijsku komunikaciju i/ili formirati simulacioni model.

 

Pisani tekst rada treba da obuhvati sve neophodne elemente softvera koji formirate kao što su: skica postrojenja, veza računarske opreme sa okru`enjem, karakteristike mernih i izvršnih komponennata koje imaju uticaj na parameter vašeg softvera, neophodna objašnjenja i dr. Rad predate u rukopisu,  a sve skice uraditi kao originale, ručno izradjene.

 

 

 

 

ZADATAK 11

 

 

 

Sačiniti  idejni projekat  za laboratoriju za računarsko merenje i industrijski monitoring koji treba da obuhvati:

 

Radna mesta,

Mesto za opremu,

Vezu izmedju računarskog hardvera i merne opreme korišćenjem RS485  fizičkog  nivoa.

Idejni projekat treba da obuhvati adekvatne crteže u “.dwg” formatu kao i specifikaciju materijala i predračun troškova za laboratoriju.

 

 

 

ZADATAK 12

 

 

Formirati sistem za distriburano merenje korišćenjem javnih mreža i sa mogućnošču pristupa preko internet (koristiti raspoloživa rešenja na bazi IIS).

 

 

 

ZADATAK 13

 

Za Dedicated Application Layer tipa “M bus” (EI 1434-I) definiati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

 

ZADATAK 14

 

 

Za SAE 1939.1, 1939.2    standard  definiati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

ZADATAK 15

 

 

Za SAE 1939.7    standard  definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

 

ZADATAK 16

 

 

Za SAE ISO 11783 (or ISO Bus or ISOBUS)   standard definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

ZADATAK 17

 

 

Za CANOpen tj. viši nivoe protokola CAN 2.0B ISO 11898 definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

ZADATAK 18

 

Za CAN 2.0B ISO 11898.4  (Time triggering) standard  definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

 

ZADATAK 19

 

Za CAN 2.0B ISO 11898.4  (Time triggering) standard  definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

ZADATAK 20

 

Za ISO 14230 - "Keyword Protocol 2000" standard  definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

 

 

 

 

 

ZADATAK 21

 

Za ISO 11992 (prikolica / traktor) standard  definisati:

 

Osnove standarda,

OSI nivoe,

Protokol komunikacije,

Dati primer za osnovne komunikacione poruke.

Formirati kvalitetne dijagrame i crteže za objašnjenja tokom odbrane.

Dati relacije ka ISO 11783.