Предполагалось, что с появлением компьютера бумага отойдёт в далёкое прошлое. Офис без бумаги, где больше не будет никаких писем, только электронные сообщения казался близкой перспективой, но прогнозы не оправдались. Ксероксы и принтеры вынуждают людей использовать бумаги даже больше, чем раньше.

Данная лабораторная работа подразумевает создание автоматизированной информационной системы производства и упаковки бумаги А4, используя автоматизированную SCADA - систему контроля и сбора информации «TRACE MODE IDE 6 (base)». В курсовой работе разрабатывается информационная система, с помощью которой, можно будет вести отчетность по каждой сделке с участием каждой пачки бумаги. Данная тема выбрана связи с актуальной проблемой – санкций, сопутствующих прекращением поставки бумаги на территорию РФ.

Автоматизированная информационная система (АИС) - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Цель автоматизации информационных процессов - повышение производительности и эффективности труда работников, улучшение качества информационной продукции и услуг, повышение сервиса и оперативности обслуживания пользователей. Автоматизация базируется на использование средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого ПО.

Разработанная АИС не будет охватывать всё предприятие целиком, а только ту его часть, что связана с мониторингом, оператором и инженером по технике безопасности (ТБ), информации поступающей с датчиков, установленных на оборудовании для производства и упаковки бумаги.

Целью работы является создание АИС для производства пачек бумаги А4. В процессе выполнения работы необходимо изучить ГОСТы для написания технического задания и эскизного проекта, провести анализ предметной области, продумать назначение информационной системы, приобрести практические навыки по проектированию структуры, разработки и реализации АИС.

Практическая значимость заключается в предоставлении базиса для последующей автоматизации работы всего предприятия.

Реализация эскизного проекта

Разрабатываемое программное обеспечение по своей архитектуре представляет типичное автоматизированное рабочее место. Такая архитектура обусловлена самой сутью данной задачи автоматизации и составом выполняемых в ее рамках функций.

В качестве автоматизированной информационной системы обработки данных выбрана инструментальная система «TRACE MODE IDE 6 (base)».

TRACE MODE 6 это универсальное средство разработки и отладки приложений для автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и управления производством (АСУП).

Производство состоит из 7 этапов:

Смешивания воды с сырьём;
Отправка на ленту транспортёр;
Сушка;
Сматывание в большой рулон;
Нарезка бумаги;
Отправка на ленту транспортёр;
Упаковка.

В работе не были использованы графические изображения или какие-либо анимации.

Для наглядного графического отображения, используемого оборудования на производстве, в системе созданы библиотеки для изображений, в которую добавлены изображения, необходимые при разработке системы (Рис. 1).

Рис. 1 Библиотека изображений

Для реализации этапа смешивания воды с сырьём использованы графические примитивы, встроенная анимация и текстовые поля для подписей и параметров. Так же частью каждого этапа является конвейерная лента, изображенная с помощью встроенных графических примитивов. Этот этап изображен на Рис. 2.

Рис. 2. Этап смешивания воды с обработанной массой

На этом этапе обработанная масса (отборные опилки) для изготовления бумаги смешивается с водой при помощи специального миксера. Основными параметрами являются задаваемые обороты миксера.

Для реализации этапа отправки на ленту-транспортёр использованы графические примитивы, встроенные инструменты создания анимации, объемные фигуры, текстовые поля для подписей и параметров (Рис. 3).

Рис. 3. Лента-транспортёр

На этом этапе смешанное с водой сырьё отправляется на ленту-транспортёр, где налипает на неё.

Для реализации этапа сушки использованы графические примитивы, объемные фигуры, текстовые поля для подписей и параметров (Рис.4).

Рис. 4. Процесс сушки

На этом этапе сырьё наматывается на сушильный барабан, где под воздействием высокой температуры испаряется влага. Основным параметром является температура сушки.

Для реализации этапа сматывания в большой рулон использованы графические примитивы, встроенные инструменты создания анимации, объемные фигуры, текстовые поля для подписей и параметров (Рис. 5).

Рис. 5. Сматывание бумаги в большой рулон

На этом этапе заготовка сматывается с сушильного барабана в большой рулон для последующей нарезки.

Для реализации этапа нарезки бумаги использованы графические примитивы, объемные фигуры, текстовые поля для подписей и параметров (Рис. 6).

Рис. 6. Нарезка рулонов.

На этом этапе большой рулон нарезается на готовые стопки бумаги с помощью нарезчика бумаги. Основным параметром является число рулонов.

Каждый этап производства, за исключением этапа отправки на ленту-транспортёр, имеет при себе динамический индикатор состояния процесса. Благодаря этим индикаторам персоналу намного легче и быстрее удается оценить состояние процесса и принять правильное решение, при необходимости. На Рис. 7 представлен индикатор количества оборотов в минуту, который устанавливается оператором по средствам кнопки позволяющей управлять оборотами.

Рис. 7. Индикатор количества оборотов миксера в минуту.

Реализация изменения значения поля через привязку к параметру сделана через свойства. (Рис. 8).

Рис. 8. Свойство индикатора количества оборотов в минуту

Для остальных параметров, графическое привлечение внимания, организовано аналогичным образом.

Генерация значений параметров реализована с помощью генераторов (Рис.9).

Рис. 9. Генераторы значений системы.

Каждый параметр привязан к одному из генераторов:

Температура сушки к синусоиде;
Число пачек бумаги к генератору случайных чисел;
Сушильный барабан к генератору «Пила».

Анимация работы некоторых станков создана при помощи свойства «Динамическая трансформация». На Рис. 10 представлен пример для создания анимации заготовки на ленте-транспортёре.

Рис. 10. Свойства динамической трансформации.

Итоговый вариант системы изображён на рисунке 11.

Рис. 11. Итоговая система

На итоговой системе наглядно представлен весь процесс производства бумаги.

Заключение

В результате выполнения лабораторной работы создана автоматизированная информационная система для производства бумаги А4 с помощью SCADA системы «TRACE MODE IDE 6 (base)». В процессе разработки изучены такие ГОСТы, как 34.602-89, 34.601-90 и 34.201-89, написаны техническое задание (Приложение 1) и эскизный проект (Приложение 2).

Список литературы

1. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

2. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.

3. ГОСТ 34.201-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированной системы.

4. AdAstra Research Group руководство пользователя TRACE MODE 6 & T- FACTORY SOFTLOGIC SCADA/HMI MES EAM HRM Интегрированная платформа для управления производством БЫСТРЫЙ СТАРТ, Издание шестое (к релизу 6.04), Москва, 2006.

5. Системы автоматического контроля и сбора информации (SCADA). Интернет ресурс, URL: https://bourabai.ru/dbt/scada.htm

6. Автоматизация информационных процессов. Интернет ресурс, URL: http://inftis.narod.ru/is/is-n3.htm

7. ГОСТ 34.602-89 Техническое задание на создание автоматизированной системы. Интернет ресурс, URL: https://www.prj-exp.ru/gost/gost_34-602-89.php

8. Эскизное проектирование автоматизированной информационной системы. Интернет ресурс, URL: http://gosisis.narod.ru/otvet/48.htm

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Техническое задание

Техническое задание

БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Ханты-мансийского автономного округа – Югры

«Сургутский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления

УТВЕРЖДАЮ

Преподаватель каф. АСОИУ

УТВЕРЖДАЮ

Студентка гр. 606-91

Горбунов Д.В. Шадрина В.М.

Автоматизированная система для производства и упаковки бумаги А4

Наименование вида АС

Фабрика по производству бумаги

Наименование объекта автоматизации

АС «Бумажная фабрика»

Сокращенное наименование АС

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

На 19 листах

Действует с 01.02.2022

СОГЛАСОВАНО

Преподаватель каф. АСОИУ

Горбунов Д.В.

Содержание

1. Общие сведения. 14

1.1. Полное наименование системы и ее условное обозначение. 14

1.2. Наименование разработчика и заказчика системы, и их реквизиты.. 14

1.3. Плановые сроки начала и окончания работы по созданию системы.. 14

1.4. Сведения об источниках и порядке финансирования работ. 14

1.5. Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы.. 14

2.Назначение и цели создания системы.. 15

2.1. Назначение системы.. 15

2.2. Цели создания системы.. 15

3.Характеристика объектов автоматизации. 16

3.1. Краткие сведения об объекте автоматизации. 16

3.2. Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды 16

4.Требования к системе. 17

4.1. Требования к системе в целом.. 17

4.1.1. Требования к структуре и функционированию системы.. 17

4.1.2. Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы.. 17

4.1.3. Требования к надежности. 18

4.1.4. Требования к безопасности. 18

4.1.5. Требования к эргономике и технической эстетики. 18

4.1.6. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы 19

4.1.7. Требования по сохранности информации при авариях. 19

4.1.8. Требования к защите от влияния внешних воздействий. 20

4.1.9. Требования к патентной чистоте. 20

4.1.10. Требования по стандартизации и унификации. 20

4.2. Требования к функциям, выполняемым системой. 20

4.2.1. Перечень функций по каждой подсистеме, подлежащих автоматизации. 20

4.2.2. Временной регламент реализации каждой функции. 20

4.2.3. Требования к качеству реализации каждой функции, к форме представления выходной информации, характеристики необходимой точности и времени выполнения. 20

4.3. Требования к видам обеспечения. 21

4.3.1. Информационное обеспечение. 21

4.3.2. Лингвистическое обеспечение. 21

4.3.3. Программное обеспечение. 21

4.3.5. Методическое обеспечение. 22

5.Состав и содержание работ по созданию системы.. 24

6.Порядок контроля и приемки системы.. 25

7.Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие. 26

8.Требования к документированию.. 27

9.Источники разработки. 28

1. Общие сведения

1.1. Полное наименование системы и ее условное обозначение

Полное наименование: «Автоматизированная система для производства бумаги А4».

Условное обозначение: АС «Бумажная фабрика».

1.2. Наименование разработчика и заказчика системы, и их реквизиты

Заказчик: преподаватель каф. АСОИУ, Горбунов Дмитрий Владимирович. Разработчик: студентка группы 606-91: Шадрина Виктория Михайловна.

1.3. Плановые сроки начала и окончания работы по созданию системы

Срок начала разработки: 01.02.2022

Срок окончания разработки: 11.06.2022

1.4. Сведения об источниках и порядке финансирования работ

Финансирование работы происходит за счет собственных средств разработчика.

1.5. Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы

Разработанная пилотная АС сдается на базе средств вычислительной техники и устройств организационной структуры Заказчика, в сроки, установленные настоящим техническим заданием.

Приемка информационной системы осуществляется заказчиком, в присутствии исполнителя.

К результатам труда разработчика относится:

• типовые проектные решения и особенности построения распределённой системы;

• проектная и рабочая документация.

Результаты передаются заказчику частями по завершении каждой стадии работы по созданию системы. Проектная документация должна быть разработана в соответствии с ГОСТ 34.602-89 и ГОСТ 34.201-89.

2.Назначение и цели создания системы

2.1. Назначение системы

Разрабатываемая система предназначена для автоматизации деятельности человека, осуществляющего контроль за производством бумаги (контроль количества произведенных пачек, температуры сушки, мощности миксера), а также для повышения оперативности и качества принимаемых управленческих решений.

2.2. Цели создания системы

АС создается с целью:

• Обеспечения сбора и первичной обработки исходной информации, необходимой для подготовки отчетности по показателям деятельности;

• Создания единой системы отчетности по показателям деятельности;

• Повышения качества (полноты, точности, достоверности, своевременности, согласованности) информации о материалах и состоянии оборудования;

• Уменьшение трудозатрат человека по контролю за производством бумаги;

• Повышение скорости и мобильности управления и контроля производством.

3.Характеристика объектов автоматизации

3.1. Краткие сведения об объекте автоматизации

Объектом автоматизации является фабрика по производству бумаги, располагающийся в промышленных условиях. Основным предназначением такой фабрики является контроль за количеством, качеством и скоростью производства продукта.

Деятельность лица, осуществляющего контроль за производством бумаги, заключается в мониторинге информации о состоянии таких параметров как температура сушки, обороты миксера, количество нарезанной бумаги, и принятии управленческих решений по повышению эффективности производства.

3.2. Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды

Программные и технические компоненты системы эксплуатируются в условиях и характеристиках окружающей среды объектов автоматизации.

АС фабрики по производству бумаги используется оператором и инженером по ТБ.

Функционирование системы должно происходить при конструктивной температуре, давлении и допустимом уровне запыленности. А также в отдельном, закрытом от уличных воздействий помещении.

4.Требования к системе

4.1. Требования к системе в целом

4.1.1. Требования к структуре и функционированию системы

АС фабрики по производству бумаги А4 должна иметь графический пользовательский интерфейс, в котором будут отображены некоторые параметры, а именно:

• Количество оборотов миксера в минуту;

• Температура сушки;

• Количество нарезанных пачек бумаги;

Также помимо отображения параметров, пользовательский интерфейс должен обеспечивать возможность ручного управления миксером, сушильным барабаном и нарезчиком бумаги для увеличения эффективности производства.

Обмен информацией между компонентами системы и оператором должен производиться по средствам пользовательского интерфейса, в котором будут отображены все необходимые показатели.

Диагностика и профилактика технических средств, проводится раз в месяц.

Проверка целостности данных и нарушений проводится в режиме реального времени. Проверка программного и аппаратного обеспечения проводится по мере необходимости.

Для информационного обмена между компонентами системы должна быть организована локальная сеть. АС функционирует на пользовательской ЭВМ, к которой можно иметь доступ из удаленной точки по средствам связи глобальной сети и браузера.

Модернизация системы может происходить в двух направлениях: модернизация программного обеспечения и модернизация аппаратного обеспечения комплекса.

• При модернизации программного обеспечения могут вноситься изменения или осуществляться дополнения в необходимые для функционирования программной системы, а также могут обновляться до актуальных версий программные средства.

• Модернизация аппаратного обеспечения комплекса должна происходить путем приобретения новых или модернизации старых аппаратных средств.

4.1.2. Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы

Численность пользователей системы и необходимого обслуживающего персонала на этапе внедрения может составлять - 3 человека. В дальнейшем по необходимости численность пользователей может быть увеличена.

Режим работы пользователей закрепляется нормативно-методическими документами Заказчика.

Для работы с АС нет необходимости в разделении пользователей на категории.

Квалификация пользователя программы: пользователь должен владеть навыками работы с операционной системой Microsoft Windows 10 и веб-браузером.

4.1.3. Требования к надежности

Необходимо, чтобы система обладала устойчивостью к отказам оборудования и программных систем, а также электропитания. Для надежной работы комплекса необходимы высоконадежные аппаратные и программные системы. Требования надежности должны быть регламентированы для следующих аварийных ситуаций:

• выход из строя аппаратных средств системы;

• отсутствие электроэнергии;

• выход из строя программных средств системы;

• неверные действия пользователя;

• пожар, взрыв и т.п.

Система должна обеспечивать корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверными действиями пользователей, неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных. В указанных случаях пользователю должны выдаваться соответствующие аварийные сообщения, после чего возвращаться в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде, группы команд или некорректному вводу данных.

4.1.4. Требования к безопасности

Все технические решения, использованные при создании системы, а также при определении требований к аппаратному обеспечению, должны соответствовать действующим нормам и правилам техники безопасности, пожарной безопасности и взрывобезопасности, а также охраны окружающей среды при эксплуатации.

При монтаже, наладке, обслуживании, ремонте и эксплуатации аппаратных средств системы в качестве мер безопасности должны соблюдаться требования установленные:

• СаНПиН 2.2.4/2.8056-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона»;

• ГОСТ Р. 50377-92 (МЭК 950-86) «Безопасность оборудования информационной технологии, включая электрическое конторское оборудование»;

• ГОСТ 27954-88 «Видеомониторы персональных вычислительных машин. Типы, основные параметры, общие технические требования»;

• ГОСТ 27201-87 «Машины вычислительные электронные персональные. Типы, основные параметры, общие технические требования».

4.1.5. Требования к эргономике и технической эстетики

Взаимодействие пользователей с системой должно осуществляться посредством визуального графического интерфейса (GUI). Вывод данных, прием управляющих команд и отображение результатов их исполнения должны выполняться в интерактивном режиме, в реальном времени. Интерфейс должен соответствовать современным эргономическим требованиям и обеспечивать удобный доступ к основным функциям и операциям, выполняемым подсистемами.

Интерфейс должен быть рассчитан на преимущественное использование манипулятора типа «мышь», т. е. управление системой должно осуществляться с помощью набора экранных меню, кнопок, значков и т.п. элементов.

Область пользовательского интерфейса должна проектироваться с учетом требований унификации:

• Цвета знаков и фона должны быть согласованы между собой;

• Для многоцветного отображения рекомендуется использовать одновременно максимум 6 цветов, т. к. вероятность ошибки тем меньше, чем меньше цветов используется и чем больше разница между ними;

• Показания мощности миксера, температуры сушки и количества нарезки бумаги должно грамотно отображаться на пользовательском экране;

• Должна быть возможность изменения мощности миксера, температуры сушки и количества нарезки бумаги путем ручного запуска производства;

• Весь конвейер должен быть схематично обозначен и должен иметь собственные значения показателей.

4.1.6. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Для эксплуатации, разрабатываемой АС необходимы следующие условия:

1) электропитание технических средств от сети напряжением 220 В с частотой 50 Гц с глухо–заземленной нейтралью. По основным показателям качества электроэнергии системы первичного электропитания должны соответствовать требованиям ГОСТ 13109– 87, а по электромагнитной совместимости и устойчивости к электромагнитным помехам – ГОСТ Р50628–93 и МЭК–555–2;

2) физическая защита аппаратных компонентов системы, носителей данных, резервирование ресурсов и текущее обслуживание реализуется техническими и организационными средствами, предусмотренными в структуре площадки, предоставленной Заказчиком;

3) для обслуживания и профилактики аппаратных систем комплекса необходимо привлечение инженера-электронщика либо специалиста. Его образование должно быть исключительно высшее техническое, связанное с отладкой промышленных или структурированных системах, а также с работой в автоматизированных информационных системах.

4.1.7. Требования по сохранности информации при авариях

Сохранность информации должна быть обеспечена в следующих случаях:

• выход из строя аппаратных систем комплекса;

• стихийные бедствия (пожар, наводнение, взрыв, землетрясение и т.п.);

• хищение носителей информации, других систем комплекса;

• ошибки в программных средствах;

• неверные действия пользователя.

Для сохранности информации необходимо предусмотреть использование блоков бесперебойного питания для защиты данных от повреждения в случае отключения питания.

Программное обеспечение информационной системы должно автоматически восстанавливать свое функционирование после аварии при корректном перезапуске аппаратных средств.

4.1.8. Требования к защите от влияния внешних воздействий

Аппаратные средства системы должны обладать радиоэлектронной защитой. Уровень радиопомех, создаваемых аппаратными системами во время работы, а также в моменты включения и выключения, не должен превышать значений, утвержденных Государственной комиссией по радиочастотам. Также необходима защита систем комплекса от внешних воздействий (молний, взрывов и т.д.). Необходимо применение экранирования помещений от индустриальных помех и электромагнитных полей.

4.1.9. Требования к патентной чистоте

Программное и аппаратное обеспечение, используемое при реализации проекта, должно иметь соответствующие лицензии на его использование, быть сертифицировано для работы в используемых режимах.

4.1.10. Требования по стандартизации и унификации

Интерфейс системы построить на основе стандартных для ПО JetBrains Rider 2020.2.3 x64 элементов и вспомогательных библиотек или пакетов, и на фреймворке Blazor. А также, для организации клиент-серверного взаимодействия использовать фреймворк ASP.NET Core.

4.2. Требования к функциям, выполняемым системой

4.2.1. Перечень функций по каждой подсистеме, подлежащих автоматизации

Необходимо автоматизировать передачу параметров:

1) Количество оборотов миксера в минуту;

2) Температуру сушки;

3) Количество нарезанных пачек бумаги.

Необходимо автоматизировать управление оборудованием:

1) Миксер;

2) Сушильный барабан;

3) Нарезчик бумаги.

4.2.2. Временной регламент реализации каждой функции

Все функции должны быть реализованы до 11.06.2022.

4.2.3. Требования к качеству реализации каждой функции, к форме представления выходной информации, характеристики необходимой точности и времени выполнения

Мощность миксера должна быть указана в количестве оборотов в минуту. Температура сушки должна быть указана в градусах Цельсия. Нарезчик бумаги должен получать количество нарезанных пачек бумаги.

4.3. Требования к видам обеспечения

4.3.1. Информационное обеспечение

Информационное обеспечение функционирования АС должно соответствовать требованиям точности, непротиворечивости и актуальности.

Выходной информацией системы являются показания с миксера, сушильного барабана и нарезчика бумаги.

4.3.2. Лингвистическое обеспечение

Шрифт ввода-вывода данных – кириллица.

Необходимо, чтобы пользователь мог одним взглядом окинуть весь спектр своих возможностей, понять, как достичь своих целей и выполнить работу.

4.3.3. Программное обеспечение

ПО, на котором должна быть реализована АС, является средством разработки на языке C# - JetBrains Rider 2020.2.3 x64. Для реализации базы данных использовать PostgreSQL. Для создания интерфейса веб-приложения – фреймворк Blazor и вспомогательные элементы DevExpress.

Операционная система: Linux.

Операционная система для оборудования: Raspberry Pi OS.

4.3.4. Техническое обеспечение

Требования, предъявляемые к конфигурации пользовательской ЭВМ:

Процессор, с тактовой частотой не менее 1,6 GHz,
4 Gb оперативной памяти;
Монитор – SVGA/HDMI;
Клавиатура - 101/102 клавиши;
Манипулятор типа «мышь».

Для функционирования АС необходима локальная сеть с пропускной способностью

50-100 Мбит/с.

Требования, предъявляемые к конфигурации серверной ЭВМ:

Процессор, с тактовой частотой не менее 3.50GHz;
Оперативная память - 16Gb(1x16) DDR4 2666 ECC;
Твердотельные накопители SSD 1х 240GB SATA 2.5";
Жесткие диски HDD 2х 2Tb, SATA3;
Сеть 2x 1 Gbit/s сетевых порта;
Удалённое управление IPMI 2.0 + KVM с выделенным LAN портом RJ-45;

Требования, предъявляемые к конфигурации датчиков и оборудования:

Основная плата - Raspberry Pi 3 Model B+.

Необходимые характеристики основной платы:

SoC 1.4ГГц;
Процессор - Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53, 64 бита, 4-ядерна;
Оперативная память - 1ГБ LPDDR2 SDRAM;
Сетевое беспроводное подключение - 2.4ГГц/5ГГц IEEE 802.1b/g/n/ac беспроводная LAN (WLAN);
Сетевое проводное подключение - Gigabit Ethernet через USB 2.0 (максимальная пропускная способность 300МБ/с);
Требования к источнику питания - 5В/2.5А DC через micro USB или GPIO;
Поддерживаемые операционные системы - Linux, Windows 10 iot core.

Для основной платы использовать плату расширения Troyka-Raspberry-Cap.

Необходимые характеристики платы расширения:

Количество Troyka-контактов Raspbery Pi: 21;
Количество Troyka-контактов GPIO-расширителя: 8;
Напряжение логических уровней: 3,3 В;
Все пины должны быть толеранты к 5 вольтам;
Портов с поддержкой ШИМ: 8;
Разрядность ШИМ: 16 бит;
Портов с АЦП: 8;
Разрядность АЦП: 12 бит;
Максимальный ток контакта питания 5V: 3 А;
Минимальный ток контакта питания 5V: 1 А;
Допустимое входное напряжение от внешнего источника: 5–15 В.

Напряжение 3 – 5,5В;
Потребляемый ток не более 300мА;

4.3.5. Методическое обеспечение

При разработке информационной системы и создании документации на нее, следует руководствоваться основными требованиями следующих нормативных документов:

• ГОСТ 34. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы.

• ГОСТ 19. Единая система программной документации.

• РД 50-34.698-90. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов.

Также в результате разработки системы должна быть составлена проектная документация.

5.Состав и содержание работ по созданию системы

Стадии работ над проектом выполняются в соответствии с ГОСТ 34 и перечислены ниже, в табл. 1.

Таблица 1. План работ по созданию АС «Бумажная фабрика»

Наименование стадий и этапов создания системы	Сроки выполнения работ	Результаты работ
Технический проект. Разработка проектных решений по системе и её частям.	01.02.2022 – 30.02.2022	Техническое задание на создание информационной системы.
1.2. Разработка документации и её части.
2. Эскизный проект.	01.03.2022 –	Предварительная версия АС.
2.1. Разработка предварительных	31.03.2022	Эскизный проект.
проектных решений по системе и её
частям
3. Рабочая документация	01.04.2022 – 30.04.2022	Проектная документация. Готовая АС.
3.1. Разработка рабочей документации на систему и её части.
3.2. Разработка или адаптация программ
4. Ввод в действие.	01.05.2022 –	Испытания, проверка и
4.1 Проведение предварительных	10.06.2022	исправление ошибок в
испытаний.		разработанной системе.

6.Порядок контроля и приемки системы

Сдача-приёмка работ производится поэтапно, в соответствии с Календарным графиком. Для сдачи-приемки представляется ТЗ, проектная документация, отчёт.

Приемка этапа заключается в рассмотрении и оценке проведенного объема работ и предъявленной технической документации в соответствии с требованиями настоящего технического задания.

Сдача-приемка осуществляется в присутствии Заказчика и Исполнителя.

Все создаваемые в рамках настоящей работы программные изделия передаются Заказчику, как в виде готовых модулей, так и в виде исходных кодов, представляемых в электронной форме на стандартном машинном носителе.

7.Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие

Для обеспечения готовности объекта к вводу системы в действие провести комплекс мероприятий:

• приобрести компоненты технического и программного обеспечения;

• завершить работы по установке технических и программных средств;

• провести обучение пользователей.

Обеспечение работ по подготовке объекта автоматизации осуществляет Исполнитель.

8.Требования к документированию

Отчетные материалы должны включать в себя текстовые материалы (представленные в виде бумажной копии и на цифровом носителе в формате MS Word) и графические материалы.

Предоставить документы:

1) Техническое задание;

2) Проектная документация на систему.

9.Источники разработки

1. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы: утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.03.89 N 661: дата введения 1990-01-01. – URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-34-602-89 (дата обращения 25.04.2022)

2. Микрокомпьютеры Raspberry Pi [Электронный ресурс]: Амперка. 2020. URL: https://amperka.ru/collection/raspberry-pi (дата обращения: 25.04.2022);

3. Raspberry Pi 3 Модель B + [Электронный ресурс]: Фонд Raspberry Pi Foundation. 2020. URL: https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b- plus/?resellerType=home (дата обращения: 25.04.2022);

4. Датчики и сенсоры [Электронный ресурс]: Амперка. 2020. URL: https://amperka.ru/collection/sensors (дата обращения: 25.04.2022);

5. База знаний Амперки [Электронный ресурс]: Амперка. 2020. URL: http://wiki.amperka.ru/ (дата обращения: 25.04.2022);

6. PostgreSQL [Электронный ресурс]: Википедия — свободной энциклопедия. 2020. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL (дата обращения: 25.04.2022).

7. Установка и настройка pgAdmin 4 в режиме сервера [Электронный ресурс]: Community – сообщество для разработчиков ПО с открытым программным кодом. 2020. URL: https://www.digitalocean.com/community/tutorials/how-to-install-configure-pgadmin4- server-mode-ru (дата обращения: 25.04.2022).

8. Версионная миграция структуры базы данных: основные подходы [Электронный ресурс]: Хабр - русскоязычный веб-сайт в формате системы тематических коллективных блогов (именуемых хабами) с элементами новостного сайта. 2011. URL: https://habr.com/ru/post/121265/ (дата обращения: 25.04.2022).

9. Миграция баз данных [Электронный ресурс]: METANIT.COM Сайт о программировании. 2015. URL: https://metanit.com/sharp/mvc5/5.12.php (дата обращения: 25.04.2022).

10. Пользовательский интерфейс [Электронный ресурс]: Интернет- технологии.ру. URL: https://www.internet-technologies.ru/articles/newbie/polzovatelskiy- interfeys.html (дата обращения: 25.04.2022).

СОСТАВИЛИ

Наименование организации,

предприятия

Должность исполнителя

Фамилия, имя,

отчество

Подпись Дата

СурГУ

студентка

группа 606-91

Шадрина Виктория Михайловна

СОГЛАСОВАНО

Наименование организации,

предприятия

Должность исполнителя

Фамилия, имя, отчество

Подпись Дата

СурГУ

преподаватель

каф. АСОИУ

Горбунов Дмитрий Владимирович

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Эскизный проект

Эскизный проект

БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Ханты-мансийского автономного округа – Югры

«Сургутский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления

УТВЕРЖДАЮ

Ведущий инженер

Горбунов Д.В.

УТВЕРЖДАЮ

Инженер

Шадрина В.М.

Автоматизированная система для производства и упаковки бумаги А4

Наименование вида АС

Фабрика по производству бумаги

Наименование объекта автоматизации

АС «Бумажная фабрика»

Сокращенное наименование АС

ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ

На 13 листах

Действует с 30.05.2022

СОГЛАСОВАНО

Ведущий инженер

Горбунов Д.В.

Содержание

1.Ведомость эскизного проекта. 23

2.Пояснительная записка. 24

2.1. Общие положения. 24

2.2. Описание процесса деятельности. 25

2.3. Основные технические решения. 26

2.4. Мероприятия по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие. 26

3.Схема функциональной структуры.. 27

4.Схема структурная комплекса технических средств. 28

5.Схема организационной структуры.. 29

6.Схема автоматизации. 30

7.Источники разработки. 31

1.Ведомость эскизного проекта

На предыдущих стадиях разработки АС контроля уровня топлива были составлены и утверждены следующие документы:

• Техническое задание на создание автоматизированной системы автозаправки, разработанное на основании ГОСТ 34.602—89 «Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы» от 01.01.1990 г.

2.Пояснительная записка

2.1. Общие положения

Полное наименование: «Автоматизированная система для производства бумаги А4».

Условное обозначение: АС «Бумажная фабрика».

Стадии работ над проектом выполняются в соответствии с ГОСТ 34 и перечислены ниже, в табл.2.

Таблица 2. План работ по созданию АС «Бумажная фабрика»

Наименование стадий и этапов

создания системы

Сроки

выполнения работ

Результаты работ

Технический проект.
- Разработка проектных решений по системе и её частям.
- Разработка документации и её части.

24.03.2022 –

08.04.2022

Техническое задание на создание информационной системы.

Эскизный проект.
- Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям

02.04.2022 –

08.04.2022

Предварительная версия АИС. Эскизный проект.

Рабочая документация

- Разработка рабочей документации на систему и её части.

- Разработка или адаптация программ

08.04.2022 –

15.04.2022

Проектная документация.

Готовая АИС.

Ввод в действие.
- Проведение предварительных испытаний.

15.04.2022 –

11.06.2022

Испытания, проверка и исправление ошибок в разработанной системе.

Цели использования АС:

• обеспечения сбора и первичной обработки исходной информации, необходимой для подготовки отчетности по показателям деятельности;

• создания единой системы отчетности по показателям деятельности;

• повышения качества (полноты, точности, достоверности, своевременности, согласованности) информации о продукте и состоянии оборудования;

• обеспечить технологические процессы оценки качества производства;

• увеличить скорость реагирования персонала на аварийные ситуации.

Назначение системы: разрабатываемая система предназначена для автоматизации деятельности оператора и инженера по технике безопасности, а также для повышения оперативности и качества принимаемых управленческих решений.

Область использования АИС: фабрика по производству бумаги.

Сведения об использованных при проектировании нормативно – технических документах представлены в п.7 настоящего эскизного проекта.

- Описание процесса деятельности

Описание типовых процессов деятельности оператора представлено в табл.3.

Таблица 3. Основные процессы деятельности оператора

№	Процесс деятельности оператора	Назначение процесса
1.	Мониторинг функционирования системных и прикладных программных и технических средств АС.	Проверка корректности функционирования программного обеспечения и технических средств с целью выявления ошибок и неисправностей.
2.	Мониторинг наличия обновлений программных компонентов АС	Проверка наличия в АИС обновлений используемого программного обеспечения (дополнительная функциональность, исправление выявленных ошибок и т.п.).
3.	Обновление программных компонентов АС	Загрузка и инсталляция новых версий программного обеспечения из АИС. Может осуществляться в автоматическом, автоматизированном и ручном режимах.
4.	Мониторинг показателей оборудования	Наблюдение за показателями оборудования на каждом этапе производства и принятие соответствующих управленческих решений.

Описание типовых процессов деятельности инженера по технике безопасности представлено в табл. 4.

Таблица 4. Основные процессы деятельности инженера по ТБ.

№

Процесс деятельности оператора

Назначение процесса

Мониторинг функционирования системных и прикладных

программных и технических средств АС.

Проверка корректности функционирования программного обеспечения и технических

средств с целью выявления ошибок и неисправностей.

Мониторинг показателей оборудования

Наблюдение за показателями оборудования на каждом этапе закачки и принятие

соответствующих управленческих решений.

Описание типовых процессов деятельности разработчика АС контроля за количеством топлива в баке в табл. 5.

Таблица 5. Основные процессы деятельности разработчика АИС

№	Процесс деятельности оператора	Назначение процесса
1.	Загрузка АИС	Загрузка ТПР из ФАП с целью внесения изменений.
2.	Разработка типовых проектных решений (ТПР).	Разработка нового ТПР или модификация существующего
3.	Тестирование (верификация) локальной версии АИС на совместимость с оборудованием (датчиками).	Проверка ТПР на совместимость с оборудованием и другими ТПР, размещенными в АИС.
4.	Документирование	Разработка комплекта документации на АИС в соответствии с требованиями документирования по ГОСТам.
5.	Выгрузка АИС	Загрузка нового (обновленного) ПО.

2.3. Основные технические решения

АС будет работать под операционной системой Microsoft Windows 10, на персональной ЭВМ.

ПО, на котором будет реализована АС, является SCADA система - TRACE MODE IDE 6 (base).

Система будет управлять поступающими сигналами с датчиков, расположенных на оборудовании, в частности конвейеров, миксера, сушильного барабана и нарезчика бумаги и представлять их в удобном и наглядном виде для оператора. Также, в системе предусмотрен один экран, на котором будут изображены весь этап производства бумаги и соответствующие им показатели. Система будет работать в режиме реального времени, что делает передачу параметров автоматизированной и дает полное представление о состоянии производства.

Решения по численности, квалификации и функциям персонала АС, режимам его работы, порядку взаимодействия указаны в техническом задании на создание АС, в п.4.1.2.

- Мероприятия по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие

Мероприятия по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие описаны в соответствующем проекту, техническом задании, в п.7.

3.Схема функциональной структуры

Рис. 12. Схема функциональной структуры АС бумажной фабрики

На Рис. 12 представлена схема функциональной структуры АС бумажной фабрики.

Функции, реализуемые АС, описаны в соответствующем техническом задании, в п.

4.2.

4.Схема структурная комплекса технических средств

Рис. 13. Схема структурная комплекса технических средств АС бумажной фабрики

В состав комплекса технических средств входят следующие технические средства:

- - Миксер;
  - Сушильный барабан;
  - Лента транспортер;
  - Нарезчик бумаги;
  - Лента упаковки;
  - Датчики:

№1 – датчик параметров миксера;
№2 – датчик температуры сушки;
№3 – датчик нарезанной бумаги;

- - Шина данных;
  - SCAD система;
  - Пользовательская ЭВМ оператора;
  - Пользовательская ЭВМ инженера ТБ;

Все датчики подсоединяются проводами к шине данных (рис. 13), пропускной способностью 100 мбит/с. Также к этой шине подключены пользовательские ЭВМ оператора и инженера по ТБ.

5.Схема организационной структуры

Оператор (владелец фабрики)

SCADA - система

Подсистемы (этапы) производства бумаги

Рис. 14. Схема организационной структуры АС бумажной фабрики.

На рисунке 14 представлена схема организационной структуры АС бумажной фабрики.

6.Схема автоматизации

Рис. 15. Схема автоматизации АС автозаправки

Все подсистемы, указанные на Рис. 15, располагаются в одном производственном помещении. Для подсистем АРМ оператора предполагается защищенное помещение. Мониторинговая SCADA система расположена на АРМ оператора.

7.Источники разработки

4. AdAstra Research Group руководство пользователя TRACE MODE 6 & T-FACTORY SOFTLOGIC SCADA/HMI MES EAM HRM Интегрированная платформа для управления производством БЫСТРЫЙ СТАРТ, Издание шестое (к релизу 6.04), Москва, 2006.

СОСТАВИЛИ

Наименование организации,

предприятия

Должность исполнителя

Фамилия, имя, отчество

Подпись

Дата

СурГУ

Инженер

Шадрина Виктория Михайловна

СОГЛАСОВАНО

Наименование

организации, предприятия

Должность исполнителя

Фамилия, имя, отчество

Подпись

Дата

СурГУ

Ведущий инженер

Горбунов Дмитрий Владимирович