Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) » Кафедра «Автоматизация производственных процессов» | Материально-техническое обеспечение учебного процесса

Кафедра «Автоматизация производственных процессов» | Материально-техническое обеспечение учебного процесса

Материально техническая база кафедры «Автоматизации производственных процессов» состоит из следующих лабораторий

  1. Лаборатория мобильных робототехнических комплексов
  2. Лаборатория автоматизации строительных технологий
  3. Лаборатория исследования и моделирования систем автоматизации предприятий строительной индустрии с использованием микропроцессорной техники и управляющих компьютеров
  4. Компьютерный класс

Для организации учебного процесса, научно-исследовательской и проектной работы лаборатории оснащены следующим оборудованием.

Частотные преобразователи ABB ACSM 1 Democase и ACH 550

Частотный асинхронный преобразователь частоты служит для преобразования сетевого трёхфазного или однофазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в трёхфазный или однофазный ток, частотой от 1 Гц до 800 Гц.

Промышленностью выпускаются частотные преобразователи электроиндукционного типа, представляющего собой по конструкции асинхронный двигатель с фазным ротором, работающий в режиме генератора-преобразователя, и преобразователи электронного типа.

Частотные преобразователи электронного типа часто применяют для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя или синхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление.

Частотный преобразователь электронного типа — это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя) (иногда с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный требуемой частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя.

Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех — EMC-фильтр.

Общепромышленные преобразователи частоты серии ACSM1 предназначены для высокоточного машиностроения, обеспечивают эффективное управление при повышенных требованиях к оборудованию. Они могут управлять асинхронными, синхронными двигателями, а также высокомоментными двигателями с разнообразными вариантами организации обратной связи. Малые габариты устройств и гибкость программирования обеспечивают оптимальные технические решения.

Отличительные особенности:

  • Модульная, компактная конструкция
  • Оптимальные возможности сборки и охлаждения
  • Универсальность при использовании различных внешних дополнительных устройств
  • Три слота для установки дополнительных устройств управления и связи
  • 7-сегментный дисплей для вывода сообщений о состоянии привода
  • Съемные колодки цепей управления и силовых цепей
  • Встроенный тормозной прерыватель
  • Встроенная функция безопасного сброса момента
  • Степень защиты IP 20

Частотный преобразователь ACН550 предназначен для управления системами вентиляции и кондиционирования воздуха, обладает хорошим пакетом управления насосами и компрессорами, вентиляторами которые стандартно укомплектованы в этих системах. Использование данных частотников серии АСН550 существенно понижает затраты на использования инженерных систем зданий.

Отличительные особенности:

  • Встроенный фильтр ЭМС
  • Запатентованный ABB дроссель с переменной индуктивностью
  • Съемная тексто—графическая русскоязычная панель управления
  • Широкий набор интерактивных программ — мастеров для сокращения времени и упрощения программирования привода пользователем
  • Встроенные защиты для предотвращения повреждения привода или управляемого им механизма, в том числе программируемые
  • 14 встроенных заводских макросов для применения во всех приложениях систем HVAC, позволяющих создать нужную конфигурацию параметров привода, а также 2 макроса пользователя
  • Встроенные интерфейсы Fieldbus: Modbus RTU, N2, FLN и BACnet
  • 4 встроенных таймера, программируемые по часам реального времени и календарю
  • 2 независимых ПИД — регулятора для обеспечения заданных технологических параметров системы
  • Платы с защитным покрытием, продлевающий срок службы привода.

Программное обеспечение для роботов АВВ RobotStudio

Автономное программирование — лучший способ максимизировать окупаемость инвестиций в роботизированные системы. Программное обеспечение для моделирования и автономного программирования от АББ, RobotStudio, позволяет программировать роботов на ПК в офисе, не останавливая производство, что позволяет выполнять такие задачи, как обучение, программирование и оптимизация, не прерывая производство.

Инструмент построен на основе виртуального контроллера ABB, точной копии реального программного обеспечения, которое запускает ваших роботов в производстве. Это позволяет выполнять очень реалистичные симуляции с использованием программ реального робота и файлов конфигурации, идентичных тем, которые используются в цехе.

RobotStudio поставляется с полным пакетом функций и надстроек, позволяющих проводить идеальное автономное моделирование, снижая риски, ускоряя запуск, сокращая время переналадки и, в конечном итоге, повышая производительность.

Самый популярный в мире автономный инструмент программирования для робототехники поставляется с целостным пакетом функций и надстроек для различных приложений.

Программное обеспечение динамического моделирования SimInTech

SimInTech (Simulation In Technic) — среда разработки математических моделей, алгоритмов управления, интерфейсов управления и автоматической генерации кода для контроллеров управления и графических дисплеев.

SimInTech предназначен для детального исследования и анализа нестационарных процессов в различных объектах управления. Разработка математических моделей и алгоритмов управления в SimInTech происходит в виде структурного проектирования логико-динамических систем, описываемых во входо-выходных отношениях, в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений и/или дифференциально-алгебраических уравнений.

Для SimInTech созданы и разрабатываются модули расширения позволяющие создавать модели на базе специализированных расчетных кодов и интегрировать их в комплексные модели и проекты.

Может:

  • использоваться для моделирования нестационарных процессов в физике, в электротехнике, в динамике машин и механизмов, в астрономии и т. д., а также для решения нестационарных краевых задач (теплопроводность, гидродинамика и др.);
  • функционировать в многокомпьютерных моделирующих комплексах, в том числе и в системах удаленного доступа к технологическим и информационным ресурсам;
  • функционировать как САПР при групповой разработке и сопровождении жизненного цикла изделия (проекта) при модельно-ориентированном подходе к проектированию.

SimInTech содержит библиотеки типовых блоков для моделирования:

  • теплогидравлики/пневматики;
  • электроцепей, в действующих и мгновенных значениях;
  • силовых машин гидравлических/пневматических;
  • механических взаимодействий;
  • точечной кинетики нейтронов;
  • баллистики космических аппаратов;
  • динамики полета летательных аппаратов в атмосфере;
  • электрических приводов;

Для разработки алгоритмов управления в SimInTech есть общетехнические библиотеки блоков автоматики. Среди них библиотеки:

  • конечных автоматов;
  • релейной автоматики;
  • нечеткой логики.

Кроме этого, SimInTech обладает:

  • инструментами для создания интерфейсов управления (SCADA);
  • библиотекой цифровой обработки сигналов;
  • библиотекой статистики;
  • функционалом оптимизации/подбора параметров;
  • протоколами обмена (OPC, UDP, TCP/IP, MODBUS, RS, FMI и т.д.);
  • функционалом распараллеливания расчетов на разных вычислительных узлах;
  • модулем для верификации кода ПЛИС;
  • модулем анализа надежности, безопасности и живучести системы на принципиальной схеме;
  • библиотекой нейронных сетей;
  • библиотекой видеообработки.

Автоматический генератор кода SimInTech для контроллеров позволяет сгенерировать код на языках:

  • ANSI C;
  • ST.

В SimInTech есть шаблоны, позволяющие произвести сборку исполняемого кода для различных целевых систем:

  • QNX/КПДА;
  • Linux;
  • Schneider Electric;
  • B&R;
  • любых микроконтроллеров и ДСП-процессоров, в том числе фирмы «Миландр».

Встраиваемая платформа управления National instruments Single-Board RIO

National instruments Single-Board RIO, робототехническая транспортная платформа

Встраиваемые платформы управления и сбора данных NI Single-Board RIO реализованы на трех компонентах, составляющих базовую архитектуру систем NI СompactRIO (процессор, программируемая логическая матрица (ПЛИС) и каналы ввода-вывода) на одной печатной плате. Такая интеграция снижает стоимость готовых систем, одновременно позволяя воспользоваться преимуществами проверенной архитектуры реконфигурируемого ввода-вывода (RIO).

Высоконадежная встраиваемая платформа для автономного или сетевого функционирования. Программирование в среде LabVIEW, для создания пользовательских систем управления. Возможность подключения более 50 модулей. Большое число разъемов для простой интеграции в многоканальные системы, а также в системы, находящиеся в эксплуатации

Сервоусилитель MoviServo

у двигателя, а возможность настройки и управления с персонального компьютера обеспечивает удобство работы в самых разнообразных задачах.MoviServo — сервоприводы (сервоусилители) модули управления коллекторными двигателями постоянного тока с обратной связью, спроектированные специально для использования в системах промышленной автоматизации, а также составе мехатронных и робототехнических систем. Алгоритмы обратной связи, реализованные на базе мощного DSP-процессора, позволяют надежно стабилизировать положение, скорость или момент на вал

Сервоусилитель MoviServo, ПО конфигурированию.

Датчики бесконтактные ультразвуковые


Робототехнические конструкторы


Робот-платформа «Малыш», «Манипулятор».

Робот-платформа «Малыш» — это конструктор для сборки каркаса машинки, с мотор-редукторами, колёсами, шаровой опорой и датчиком расстояния. Вы сами решаете, что будет являться управляющим блоком схемы, Arduino или другие микроконтроллеры, компьютеры и т. д. и какой использовать драйвер, управление роботом осуществляется с помощью платы Arduino UNO, с использованием одного Motor Shield (на 2 канала) и трёх датчиков линий, гироскоп.

Робот-платформа «Манипулятор» — позволяет захватывать и перемещать небольшие предметы, получают знания и умения в облости робототехнике, электронике и программирование, в набор входят сервоприводы, Arduino UNO, Trema-Power Shield, для управления сервоприводами используется Trema-потенциометры.

Сотрудничество кафедры АПП с компанией ОВЕН

Начиная с 2009 г. Московский автомобильно-дорожный институт, в лице кафедры «Автоматизация производственных процессов» ведет сотрудничество с компанией ОВЕН. Кафедра получив по вузовской программе бесплатное оборудование компании ОВЕН, разработала на их базе стенды по изучению ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальных) законов регулирования, а также стенд по изучению работы программируемых логических контроллеров.

Компани ОВЕН — ведущий российский разработчик и производитель контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации для различных отраслей промышленности. Компания работает с 1991 года. За 27 лет тысячи предприятий автоматизировали свои технологические процессы, используя компоненты автоматики ОВЕН. Продукция ОВЕН применяется в машиностроении и металлургии, химических и нефтехимических производствах, строительной и деревообрабатывающей отраслях, пищевой и упаковочной промышленностях, медицине, энергетике, ЖКХ, сельском хозяйстве и других сферах.

Программное обеспечение OWEN Logic

Программное обеспечение OWEN Logic — среда программирования для создания алгоритмов работы программируемых реле ОВЕН ПР110, ПР114, ПР200 и информационной панели ОВЕН ИПП120.

В 2016 г. Кафедра сделала очередной запрос на предоставление оборудования для реализации нового стенда в рамках студенческой науке. Стенд был разработан на базе программируемых реле (ПР110-24.8Д.4Р и ПР110-24.12Д.4Р). Кафедра пользуется лицензированным программным обеспечением компании ОВЕН, на примере OWEN Logic, в рамках которой студенты реализует курсовые и дипломные проекты, а также реализует выпускные квалификационные работы бакалавриата. Разработка стенда проводилась параллельно с написанием выпускных квалификационных работ выпускников кафедры «Автоматизация производственных процессов».

Учебный стенд на базе программируемых реле (ПР110-24.8Д.4Р и ПР110-24.12Д.4Р).

Программирование ПР проводилось в программной среде OWEN Logic, где используется язык программирования международного стандарта IEC 61131-3 (FBD — Function Block Diagram).
Все работы по разработке электрической схемы, программы управления, подготовка шкафа к установке DIN реек, монтаж оборудования, пуско-наладочные работы, осуществлялись студентами, магистрантами кафедры.

В период с 2009 г. по настоящее время кафедра проводила тестирование новой продукции выпускаемой компанией ОВЕН. На примере обновленной серии контроллеров ПЛК110 [М02], для средних систем автоматизации. ОВЕН ПЛК110[М02] — линейка программируемых моноблочных контроллеров с дискретными входами/выходами на борту для автоматизации средних систем. Оптимальны для построения систем автоматизации среднего уровня и распределенных систем управления.
Совершенно новый вид контроллеров ТРМ1033, предназначенные для вентиляций с нагревом и охлаждением. ТРМ1033 — это специализированный контроллер с готовыми алгоритмами для автоматизации приточной вентиляции. Контроллер позволяет управлять стандартными узлами вентиляции для достижения максимально комфортной температуры приточного воздуха для помещений.
Обновленной графической монохромной панели оператора ИП320. Графическая панель оператора ИП320 для объектов автоматизации с небольшим набором параметров, поддерживает совместную работу с ОВЕН ПЛК, с модулями ОВЕН Mx110, а также приборами и контроллерами других производителей. Выпускается в щитовом корпусе 172×94×30 мм, степень защиты со стороны передней панели IP65.
В 2018 г. Кафедре компания ОВЕН прислала обновленный каталог товаров, для поддержания вузовской программы.

Программируемы логический контроллер OMRON Серия CJ2M


PLC Omron c дополнительными модулями ввода/вывода

Серия CJ2M подходит для применения во всех автоматизированных упаковочных машинах и другом оборудовании все возможного промышленного назначения. Под­ключение к этому контроллеру возможно через встроенный стандартный порт USB или предоставляемые на выбор порт Ethernet или последовательный порт RS-232C/422/485. Подключение ПК через USB. Модели ЦПУ со встроенным портом Ethernet с возможностью поддержки таблиц логических связей по протокоу EtherNet/IP. Емкость памяти программ: от 5К до 60К шагов. Возможность установки дополнительной платы последовательного интерфейса Специальная выделенная память для функциональных блоков гарантирует эффективное выполнение программных модулей, использующих функциональные блоки
Контроллер CJ2M можно расширять модулями контроллера CJ1

Специализированное лицензионное программное обеспечение

CX-One — это объединенный комплект программного обеспечения с единым лицензионным номером. Установив однажды CX-One, пользователь сможет создавать, конфигурировать и программировать множество различных устройств, таких как ПЛК, ЧМИ или системы многоосного управления перемещениями, а также сети. CX-One значительно упрощает работу инженера и сводит к минимуму необходимость обучения программированию или конфигурированию систем автоматизации. Поддержка всех моделей ПЛК серий CS, CJ, CP; всех терминалов серии NS; всех моделей контроллера управления движением Trajexia. Поддержка языка программирования SFC и полная поддержка языка ST для ПЛК серий CS/CJ Встроенный симулятор программы; резервное копирование и восстановление параметров контроллера; редактирование программы «на лету» (Online Edit)

Wonderware Development Studio предоставляет комплексный набор инструментов для быстрой разработки и развертывания приложений Wonderware.

Ядром Development Studio служит интегрированная компонентная среда разработки (IDE), в рамках которой инженерный персонал может заниматься разработкой, созданием, тестированием и развертыванием любых промышленных приложений автоматизации. Не покидая среды разработки IDE, пользователи могут создавать эффективные и сложные графические представления и включать их в HMI, SCADA, MES приложения или системы интеллектуального управления производством. Как только разрабатываемое приложение готово, один щелчок — это все, что необходимо для развертывания приложений, объектов и соответствующей логики на широкий спектр устройств предприятия.

Ключевые преимущества:

Единая среда разработки централизованного управления и удаленного развертывания HMI, SCADA, MES и EMI приложений
Простота использования
Централизованная многопользовательская среда для разработки
Возможность повторного использования технических наработок, созданных в предыдущих проектах
Быстрое распространение изменений по сетевым узлам
Повышение производительности и стимулирование рабочей силы

Основные характеристики

Шаблонно-ориентированная разработка объектов и графических элементов
Возможности расширения при разработке на базе Microsoft .NET и использовании Wonderware API
Полная и настраиваемая библиотека графических элементов
Многоуровневая защита и журналы регистрации событий
Управление устройствами ввода-вывода, архивом, алармами, событиями, графикой, скриптами и др. с помощью одного инструмента

Платформа EPLAN — это платформа для сквозного проектирования, охватывающая следующие отрасли: электротехника, КИПиА, гидравлика/пневматика и механика (проектирование шкафов и жгутов). Благодаря открытой архитектуре и стандартным интеграционным модулям EPLAN может быть экономически эффективно интегрирован с большим спектром сторонних решений: системами механического проектирования, ERP и PDM системами, системами проектирования зданий, промышленных производств и кораблей.