авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

1

Владимирский государственный университет

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ: ВЫПОЛНЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ

Учебное пособие

Специальность 210200 «Автоматизация технологических процессов

и производств»

Владимир 2002

2

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИНЖЕНЕРАМ 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИПЛОМНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ 3. ТЕМАТИКА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ 4 СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ 4.1 Аннотация 4.2 Задание на проектирование 4.3 Введение 4.5. Патентно-информационные или аналитические исследова ния 4.6. Технологическая часть 4.7. Конструкторская часть 4.8. Исследовательская часть 5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ПРОЕКТА Оценка технической, организационной и экономической целе сообразности выполнения проекта 6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 7. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ И ЗАПИСКИ 6.1.Оформление пояснительной записки 6.2 Оформление чертежей 8. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТА ПРОЕКТА В ГАК 9. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Образец титульного листа дипломного проекта Приложение 2. Пример составления аннотации Приложение 3. Образец задания на дипломный проект Приложение 3.Примеры составления аннотации Приложение 5 Правила оформления пояснительной записки Приложение 4. Форматы и основные надписи 10. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК I. КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИНЖЕНЕРАМ Объекты и виды профессиональной деятельности. Объектами про фессиональной деятельности инженера по специальности 210200 «Автомати зация технологических процессов и производств» являются промышленные системы, установки и устройства, обеспечивающие автоматизацию техноло гических процессов и производств широкого назначения. Основные их ком поненты – технологическая система, системы приводов с различными видами энергоносителя и управляющая часть, включающая аппаратные средства и программные средства. Объектами автоматизации могут являться роботы и робототехнические системы различного назначения, понимаемые как сово купность информационно-сенсорных, исполнительных механизмов и микро процессорных управляющих устройств, функционирующих совместно для выполнения заданного технологического процесса или операции.

Для специализация «Компьютерные системы управления в производ стве и бизнесе» объектом профессиональной деятельности, кроме выше ука занных, является автоматизация обработки экономической и финансовой ин формации.

Инженер в соответствии с полученной фундаментальной и специаль ной подготовкой должен выполнять: проектно-конструкторские;

расчетно исследовательские;

экспериментально исследовательские;

эксплуатацион ные;

организационно-управленческие работы.

Уровень подготовки инженера. Инженер должен:

- быть знаком с основными учениями в области гуманитарных и соци ально-экономических наук, уметь анализировать социально значимые про блемы и использовать их в различных видах профессиональной деятельно сти;

- иметь целостное представление о процессах и явлениях, происходящих в природе, понимать возможности современных научных методов познания и владеть ими на уровне, необходимом для решения профессиональных задач;

- иметь представление о здоровом образе жизни, владеть умениями и на выками физического самосовершенствования;

- владеть культурой мышления, знать его общие законы, уметь в пись менной и устной речи правильно (логично) оформить его результаты;

- уметь организовать свой труд, владеть компьютерными методами сбо ра, хранения и обработки информации, применяемыми в сфере его профес сиональной деятельности;

- владеть знаниями основ производственных отношений и принципами управления трудовыми коллективами;

- быть способным в условиях развития науки и изменяющейся социаль ной политики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможно стей, уметь приобретать новые знания, используя современные информаци онные образовательные технологии;

- понимать сущность и социальную значимость своей будущей профес сии, основные проблемы дисциплин, определяющих конкретную область его деятельности, видеть их взаимосвязь в целостной системе знаний;

- быть способным к проектной деятельности в профессиональной сфере на основе системного подхода, уметь строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качест венный и количественный анализ;

- уметь поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализа цией профессиональных функций и уметь использовать для решения методы изученных им наук;

- быть методически и психологически готовым к управлению коллекти вом, уметь организовать работу исполнителей, находить и принимать управ ленческие решения в условиях различных мнений.

Требования к знаниям и умениям по обще профессиональной подго товке Инженер должен иметь представление:

- о свойствах и назначении конструкционных материалов;

- о методах расчета и конструирования деталей и узлов машин и меха низмов;

- о единой системе конструкторской документации и действующих международных стандартах;

- об основных законах и принципах, лежащих в основе работы электро технических устройств и электрических машин;

- о методах качественного и количественного анализа особо опасных и вредных антропогенных факторов;

- о научных и организационных основах мер ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и других чрезвычайных ситуаций;

- об экономических основах производства и ресурсов предприятий;

- о методах технико-экономического анализа и оптимизации инженер ных решений;

знать и уметь использовать:

- методы изображения пространственных объектов на плоских черте жах;

- методы анализа электрических цепей;

- методы анализа систем автоматического управления;

- основные виды механизмов, методы исследования их кинематических и динамических характеристик;

- методы расчета на прочность и жесткость типовых элементов маши ностроительных конструкций;

- методы системного анализа сложных многокомпонентных технологи ческих комплексов;

- теоретические основы безопасности жизнедеятельности, нормативно правовые основы законодательства по охране труда и окружающей среды, систему стандартов безопасности труда;

- основы гигиены и промсанитарии, эргономику труда;

- организацию системы безопасности производственной деятельности на предприятиях в нормальных и чрезвычайных ситуациях;

иметь опыт:

- выполнения эскизов и чертежей машин, приборов и их деталей, чте ния чертежей различных видов;

- измерения и оценки параметров производственного микроклимата, анализа безопасности производства, учета психологических факторов при работе с системами управления;

- выбора средств индивидуальной защиты для рабочих по профилю специальности.

Требования к знаниям и умениям по специальной подготовке. Ин женер должен знать:

- теорию автоматического управления, включая такие ее разделы, как линейные, нелинейные, оптимальные, адаптивные и цифровые системы управления;

- методы анализа кинематики и динамики сложных многозвенных ме ханизмов различного назначения, способы их моделирования и расчета, в том числе и с помощью ЭВМ;

- способы и алгоритмы управления автоматизированными устройства ми, установками, станками и роботами и планирования их движений;

- методы системного анализа автоматизированных систем (АС), гибких производственных систем (ГПС), многокомпонентных РТС и РТК;

- методы создания локальных управляющих сетей и логического си туационного управления для ГПС, РТК и сетей технологического оборудова ния, базирующиеся на теории дискретных систем;

- для специалистов в области компьютерных систем в бизнесе и произ водстве распространение этих вопросов на банковские системы и структуры малых предприятий;

алгоритмические языки высокого и низкого уровня, ис пользующиеся для разработки программного обеспечения САПР, программ ного обеспечения - систем управления, работающих в реальном времени, а также специ альные языки программирования оборудования ЧПУ, роботов и языки управления РТК;

- структуру и функции операционных систем ЭВМ общего назначения и управляющих ЭВМ;

- теоретические основы искусственного интеллекта, включающие ме тоды представления знаний о внешнем мире и обработки знаний, способы распознавания образов, алгоритмы решения задач, способы организации экс пертных систем в технических системах и банковской сфере;

- методы построения математических моделей систем автоматизации и их компонентов, а также РТС, роботов и их отдельных компонентов;

числен ные методы решения систем дифференциальных уравнений большой размер ности, методы имитационного моделирования таких систем;

- устройство и принцип действия, методы расчета и проектирования механических и электромеханических модулей, в том числе и силовых, ис пользуемых в системах автоматизации, станках с ЧПУ, РТК, средств переда чи движений, приводов, манипуляторов, схватов транспортных средств, тех нологической оснастки и инструмента;

- устройство и принцип действия различных датчиков информации: пе ремещения, скорости, давления, силомоментных, локационных и т.п., систе мы технического зрения;

способы сопряжения датчиков с ЭВМ;

- элементную базу аналоговой и дискретной электронной техники, микропроцессоров и микроЭВМ;

архитектуру систем управления на основе микропроцессоров и микроЭВМ для объектов ГПС и РТК;

- способы организации и компоновки ГПС и РТК, состав технологиче ского оборудования, используемого в автоматизированном производстве;

- методы автоматизированного проектирования ГПС, РТС и РТК и их компонентов, а также специализированные пакеты САПР для решения этих задач;

- стандартные системы и оболочки ПЭВМ для сбора, учета, обработки и передачи данных и информации для специализации в области компьютер ных систем в бизнесе и производстве;

уметь:

- проводить анализ технологических процессов в различных отраслях промышленности с целью выработки рекомендации по их автоматизации, роботизации и интегрированию в АС или ГПС или РТК;

- разрабатывать общую концепцию и структуру АС, ГПС и РТК под заданный технологический процесс или производство;

- разрабатывать технические задания на проектирование и монтаж АС, ГПС и РТК и их компонентов;

- разрабатывать компоненты и подсистемы АС, ГПС и РТК: исполни тельные приводы с различными видами передач и двигателями с различными видами энергоносителя, информационно-измерительные системы, электрон ные системы управления, в т.ч. на основе микропроцессоров и микро-ЭВМ;

- разрабатывать математические модели компонентов АС, ГПС, РТК и проводить их анализ с использованием программных и программно аппаратных комплексов;

- применять и совершенствовать методы автоматизированного проек тирования АС, ГПС и РТС и соответствующие программные комплексы;

- разрабатывать алгоритмы управления компонентами АС, ГПС и РТК, в том числе станками с ЧПУ, роботами и дискретными объектами управле ния и соответствующее им программно-алгоритмическое обеспечение;

- применять методы искусственного интеллекта при проектировании систем управления РТС и их сенсорных подсистем для решения задач плани рования, принятия решений и распознавания образов;

- разрабатывать и создавать системы знаний и экспертные системы для проектирования АС, ГПС и РТК и управления ими;

- проводить диагностику компонентов АС, РТС и РТК на уровне тех нологических единиц и их функциональных подсистем, анализировать их эксплуатационную надежность, выполнять профилактические работы;

- эксплуатировать и обслуживать базовое технологическое оборудова ние АС, ГПС и РТК в части компонентов и подсистем управления.

II. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИПЛОМНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ Дипломная работа (дипломный проект) является квалификационной работой студента. Выполнение дипломной работы (дипломного проекта) и ее защита в ГАК представляет собой заключительный этап обучения в вузе.

Дипломное проектирование - это проверка подготовки студента к бу дущей самостоятельной инженерной работе, к организации и руководству производством в определенной отрасли промышленности.

В дипломном проекте во взаимной связи решаются конструкторские, технологические, организационно-экономические вопросы и вопросы безо пасности жизнедеятельности, причем раскрытие темы проекта связано с:

- обеспечением роста производительности труда на основе повышения уровня автоматизации производственных процессов, разработкой и внедрением высокопроизводительного оборудования, быстродейст вующих приспособлений, активных методов контроля;

- внедрением новейших технологий в сфере управления технологически ми процессами, процессами получения, переработки и хранения ин формации;

- снижением энергозатрат, повышением технологичности конструкции узлов и изделий, повышением их качества и надежности;

- анализом физической сущности явлений, расчетно-теоретическое обоснование процессов и конструкций;

- снижением себестоимости, повышением рентабельности, экономию общественного живого и овеществленного труда;

- - использованием более совершенных форм организации производства, отвечающим требованиям рыночной экономики и основанных на прин ципах современнейших нано – технологий.

Направление и тематика дипломного проектирования по специально сти 210200 определяются объектами профессиональной деятельности, к ко торым согласно государственного образовательным стандартам относятся промышленные системы, установки и устройства, обеспечивающие автома тизацию технологических процессов и производств широкого назначения.

Основные их компоненты - несущая механическая система, система приво дов с различными видами энергоносителя и управляющая часть, включаю щая аппаратные средства и программное обеспечение и информационно измерительные системы. В качестве средств автоматизации могут использо ваться роботы и робототехнические системы (РТС) различного назначения, понимаемые как совокупность информационно-сенсорных, механических исполнительных и микропроцессорных управляющих устройств, функцио нирующих совместно с целью выполнения заданного технологического про цесса или операции;

робототехнические комплексы (РТК), включающие промышленные роботы и автоматизированное оборудование;

программно алгоритмическое обеспечение, предназначенное для управления, программи рования и автоматизированного проектирования роботов, РТС и РТК.i В университете в рамках специальности 210200 ведется подготовка по специализации «Компьютерные системы управления в производстве и бизне се». Для этой специализации объектами профессиональной деятельности, кроме промышленных систем, являются автоматизация обработки экономи ческой и финансовой информации, как в соответствующих службах предпри ятий, так и в банках, а так же различного рода коммерческих структурах.

Формирование тем производится кафедрой автоматизации технологи ческие процессов на основании официальных заказов предприятий, госбюд жетной и хоздоговорной научно-исследовательской тематики кафедры.

Студент вправе выбирать тему проекта самостоятельно при условии, что она соответствует требованиям специальности, по которой студент про ходит подготовку в вузе. По согласованию с заведующим кафедрой и пред полагаемым руководителем назначается руководитель проектирования.

Тема проекта может быть выбрана на любом этапе обучения студента в вузе. Для этого на кафедре имеется перечень учебных проектов и задание для них. Распоряжением по кафедре выбранная тема закрепляется за студентом и в последствии, при выходе на дипломное проектирование, утверждается при казом ректора по университету.

Основное требование к темам - актуальность.ii Дипломные проекты и работы выполняются по трем основные направ лениям:

• учебные проекты;

• проекты по заказам предприятий, включая и модернизацию морально ус таревшего оборудования и процессов;

• проекты, выполняемые по тематике научно-исследовательских работ ка федры.

Вторая и третья группы относятся к реальным проектам, т.е. такие про екты которые будут внедряться в производство или научно исследовательские работы.

При большом объеме выполняемых работ проекты могут быть объеди нены в комплексные, которые выполняются бригадой из двух и более сту дентов, в том числе смежных специальностей.

Темы дипломных проектов выполняемых в рамках научно исследовательских работ формулируются кафедрой и предлагаются студен там заблаговременно, на 2 - 3 курсах, с целью организации творческого кол лектива, подбора оборудования и аппаратуры для проведения необходимых исследований.

Темы проектов всех видов могут получать развитие в рамках выполне ния курсовых проектов.

Комплексный проект как работа коллектива авторов способствует бо лее полному раскрытию темы и обеспечивает приобретение и развитие навы ков коллективного творческого труда.

Несмотря на коллегиальность, каждый студент получает индивидуаль ное задание, включающее части разделов общей темы, разрабатывает конст рукторскую документацию, выполняет необходимые расчеты, оформляет расчетно-пояснительную записку и защищает проект индивидуально. Прин ципиальные общие решения принимаются студентами совместно, например, при определении компоновки технологической системы, структуры распре деленной системы управления. Совместно решаемые вопросы должны со держаться в расчетно-пояснительных записках всех студентов, выполняю щих дипломный проект по одной комплексной теме. Каждый дипломник подробно разрабатывает лишь свою часть общей темы. Дублирование содер жания всех разделов комплексного проекта в дипломных проектах участ вующих в нем студентов не допускается. Остальные вопросы освещаются им в случае необходимости (например, если это требуется при ответах на вопро сы членов государственной аттестационной комиссии) по данным других студентов, работающих над этой же темой. В этом случае работу студентов должен координировать один руководитель.

Основные цели и задачи, решаемые во время дипломного проектиро вания, заключаются в следующем:

- систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний и навыков и применение знаний при решении конкретных технических задач, - развитие навыков самостоятельной работы при решении разрабаты ваемых вопросов, - выявление общетехнической и специальной подготовленности для самостоятельной работы инженером в условиях современного производства, прогресса науки и техники.

В процессе выполнения и защиты дипломного проекта студент должен показать умение самостоятельно и творчески решать поставленные инженер ные задачи, находить оптимальные решения повышения производительности труда и качества продукции, экономической эффективности, условий безо пасности и экологической чистоты технологического процесса.

Дипломный проект независимо от его вида состоит из расчетно пояснительной записки и графической части.

III. ТЕМАТИКА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ Тематика дипломных проектов (работ) должна отвечать современному состоянию и перспективам развитая науки и техники. С учетом того, что те матика проектов разделяется по трем направлениям, а именно учебные про екты;

проекты по заказам предприятий, включая и модернизацию морально устаревшего оборудования и процессов;

проекты, выполняемые по тематике научно-исследовательских работ кафедры, содержание их формируется сле дующим образом.

Для учебных проектов - проектирование, модернизация и исследование средств автоматической загрузки, сборки и транспортно-накопительных устройств технологиче ских систем;

- проектирование, модернизация и исследование исполнительных уст ройств технологических систем, информационных устройств, приводов и устройств управления;

- разработка автоматических линий для изготовления и сборки изделий машиностроительного производства;

- модернизация систем управления, приводов и информационно измерительных устройств металлорежущих станков;

- разработка компьютерных систем контроля и управления подачей элек троэнергии;

- разработка компьютерных систем контроля и управления подачей газа.

Для проектов по заказам предприятий тематика определяется коорди национными планами работы предприятий и примерно может быть сформу лирована в следующем виде:

Для проектов выполняемые по тематике научно-исследовательских работ кафедры рекомендуемые направления исследований связаны с разра боткой и исследованием:

- компьютерных систем управления для технологических установок формирования свойств материалов с использованием принципов нало жения давления на кристаллизующийся металл;

- систем управления приводами роботов и робототехнических систем с особыми видами движений;

- приводов технологических машин с инвариантным управлением по управляющему и возмущающему воздействию;

- систем управления и конструкций лазер – роботов;

- пневмоприводов и захватных устройств роботов;

- компьютерных систем диагностики электромеханических устройств;

- микропроцессорных систем программного управления технологиче скими машинами.

IV. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ 4.1 ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ Титульный лист является первой страницей проекта и служит источни ком информации, необходимой для обработки и поиска документа. На ти тульном листе приводят следующие сведения:

• наименование организации, в которой выполнен дипломный проект;

• принадлежность к ведомству;

• наименование работы (проекта);

• должности, ученые степени, ученые звания, фамилии и инициалы ру ководителей разделов и проекта;

• место и дата.

Типовая форма титульного листа приведена на рис.1.

4.2 АННОТАЦИЯ Представляет собой краткую характеристику содержания дипломного проекта (работы), излагающую его разделы и указывающую их назначение, адресата, научную или практическую ценность. Из текста аннотации должно явно следовать, о чем идет речь в представляемом проекте. Текст аннотации должен подготавливать рецензента или другого читателя к восприятию со держания пояснительной записки. Как правило, аннотация содержит пять, семь предложений. Число строк может быть и больше, но их увеличение не должно сводится к простому перечислению выполненных работ.

В конце аннотации, последней строкой, указывается число страниц ос новного текста и использованных при написании записки источников лите ратуры, количество приведенных в тексте рисунков, построенных таблиц и приложений.

Запись этой строки выглядит следующим образом:

Стр. 105, Табл. 9, Ил. 10, Библиогр. 50, Прил. 5.

Аннотация представляется на русском и иностранном языках. Исполь зуется тот иностранный язык, который изучался студентом в процессе обу чения в университете. Аннотация на иностранном языке также оканчивается строкой содержащей число страниц, таблиц, иллюстраций и использованной литературы.

Владимирский государственный университет ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Терина Александра Юрьевича студента механико-технологический Факультет Автоматизация технологических процессов Специальность Тема дипломного проекта Разработка системы управления процессом приготовления штучных хлебобулочных изделий Руководитель проекта доцент, к.т.н. Иванов И.В.

КОНСУЛЬТАНТЫ 1. По организации производства и экономике доцент, к.э.н. В.А.Смирнов 2. По строительной части 3. По безопасности и экологичности доцент, к.т.н. В.Т.Петров Допустить дипломный проект к защите в государственной экзаменационной комиссии.

Заведующий кафедрой. Рис.1.

Текст аннотации должен продемонстрировать умение студента кратко и содержательно излагать существо сложных процессов и явлений.

Пример оформления аннотации приведен в приложении 2.

4.3 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ В задании на проектирование должны быть отражены: во-первых, пол ное название проекта, которое должно полностью соответствовать приказу, утвержденному ректором университета;

срок сдачи законченного проекта и исходные данные для проектирования.

В разделе «Исходные данные» отражаются базовые характеристики или численные значения параметров, величины которых должны быть дос тигнуты в ходе реализации проекта. Исходными данными могут быть прото типы оборудования, циклограммы или алгоритмы работы оборудования, тех нологические процессы. Для модернизируемого оборудования или процессов исходными данными могут служить паспортные характеристики, а результа том – улучшение характеристик, выраженное, например, в процентах от пас портных.

Основное содержание проекта отражается в разделе «Содержание рас четно-пояснительной записки» и включает в себя перечень основных вопро сов, которые необходимо разработать. По возможности вопросы должны быть сформулированы кратко и четко, исключая двойственный смысл. На пример: разработать конструкцию привода подачи и рассчитать параметры узлов привода, выполнить их моделирование и привести результаты.

Обязательными пунктами, кроме аннотации, введения, заключения и патентного и (или) аналитического обзора являются:

• анализ технологического процесса с формулировкой выводов, показы вающих необходимость выполнения определенного комплекса работ;

• разработка конструкции (с обязательным применением базового про граммного обеспечения CAD/CAM/CAE-систем);

• расчет и моделирование разработанного узла (узлов) с использованием программного обеспечения MatCAD, MatLAB, WorkBench и т.п.

• алгоритмы работы всей системы и ее отдельных узлов;

• разработка структур всей системы и подсистем.

В разделе «Перечень графического материала» указываются чертежи, которые вычерчиваются обязательно, с указанием объема в листах формата А1. Число чертежей может быть указано в интервале от одного до несколь ких. Это дает возможность самому студенту принимать решение о том, какой из узлов, в пределах указанного объема, оформляется в виде чертежа. При этом автор проекта вправе вычерчивать и большее число чертежей, которые раскрывают содержание проекта. Это относится и к реальным проектам, где необходимо разработать устройства которые в последствие будут изготавли ваться. Однако их объем не должен быть меньше минимально указанного, т.е. если указано 2-3 листа, то могут вычерчиваться минимум 2 листа. Общий объем графического материала определяется руководителем проекта, но он не может быть меньше установленного кафедрой –8-9 листов.

Еще один лист вычерчивается по экономической части проекта.

Таким образом, общий объем графического материала – не менее 9- листов.

Примерный перечень графического материала:

1. Общий вид технологической установки – 1 лист, 2. Циклограмма работы установки – 0,5 –1 лист, 3. Структурная схема системы управления установкой – 2-3 листа, 4. Электрические принципиальные схемы системы управления - 2-3 листа, 5. Модель и результаты моделирования – 1-2 листа, 6. Блок схема алгоритма работы системы управления – 2-3 листа, 7. Экономический плакат - 1 лист.

Типовая форма бланка задания, утвержденная учебно-методическим отделом представлена ниже.

ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой АТП Д.т.н., профессор В.Ф. Коростелев ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Студенту Любавину Владимиру Алексеевичу 1. Тема проекта “ Система управления подачей электроэнергии на базе сетевых технологий “ утверждена приказом по университету №134/4 от 16.10. 2. Срок сдачи студентом законченного проекта 31.12. 3. Исходные данные типовые структуры систем управления подачей электроэнергии Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) 1.Введение 2.Обзор литературы и патентные исследования по системам контроля за рас ходом электроэнергии 3. Анализ технологического процесса 4. Разработка структуры сетевой системы учета электроэнергии 5. Разработка структурных схем микропроцессорного устройства управления 6. Разработка электрических схем микропроцессорных устройств сбора информации 7. Описание работы системы управления и измерений 8. Расчет и моделирование системы управления 9. Задание по охране труда и безопасности жизнедеятельности 10. Задание по экономике 11. Заключение 12. Приложения 13.

Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей) Система связей и расположение потребителей 1 л.

Структурная схема сетевой технологии сбора информации 1 л.

Электрические принципиальные схемы системы управления 6л.

Структурная схема сетевой локальной системы 1 л.

Структурная схема состава оборудования 1 л.

Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов) проек Организационный и экономический раздел (Наименование темы).

Доцент, к.э.н. В.А. Иванов Строительная часть Раздел безопасности и экологичности (Наименование темы).

Доцент, к.т.н. В.Т. Сидоров Дата выдачи задания 20.11. Руководитель профессор, д.т.н. А.А. Петров подпись Задание принял к исполнению_ подпись студента 4.4 ВВЕДЕНИЕ Введение это вступительный раздел, излагающий предварительные сведения и основные понятия, рассматриваемые в проекте. На основе раз личных документов, постановлений, решений, концепций необходимо пока зать актуальность, необходимость решения той или иной задачи, ее практи ческую ценность для промышленности и предполагаемые технико экономические характеристики.

Условно введение можно разделить на три части. Первая часть харак теризует, например, постановления правительства о текущих задачах в опре деленной отрасли промышленного производства и может начинаться так:

«…в проекте развития РФ на ближайший период времени, одобренный Пра вительством России в апреле 2000 г., предполагается рост всех технико экономических показателей развития страны. Ежегодный прирост внутрен него валового продукта составит 4-4,5%, а инвестиции – почти 6%;

…..». В 2000 г. Правительство России приняло Государственную стратегию развития станкостроительной и инструментальной промышленности Российской Фе дерации на период до 2005 г., в которойiii ……..».

Во второй части делается акцент на разрабатываемую тему проекта и показывается связь с ранее указанными нормативными документами. Отме чается необходимость разработки темы именно в направлении разработки той или иной концепции, которая позволит решить ту или иную проблему.

Эту часть можно начать следующими словами: «…Учитывая выше сказанное и сообразно разрабатываемой теме, построение высокоэффективной системы управления (здесь приводится краткая характеристика системы), позволит решить (указывается что решить), за счет (чего) и т.д.

В третьей части приводятся ожидаемые технико-экономические харак теристики. Эту часть можно начать словами: «Используя выше указанный подход можно ожидать: увеличение скоростей (примерная величина от и до), повышение качества в отношении (обработки информации, производитель ности, точности, …) и т.д.

В ведении можно приводить графики и таблицы наглядно демонстри рующие повышение качественных и количественных характеристик в ре зультате принятых технических и экономических решений.

Общий, рекомендуемый, объем введения составляет примерно от 3 до страниц.

4.5. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИЛИ (И) АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР Аналитический обзор (исследования) — это текст, содержащий синте зированную информацию сводного характера по какому-либо вопросу или ряду вопросов, извлеченную из некоторого множества специально отобран ных для этой цели первичных документов. Обзоры различаются по предмету анализа, цели составления, назначению, видам используемых первоисточни ков, широте тематики, наличию сопоставлений и прогнозов, уникальному на значению в документальной системе, характеру оформления и др. В соответ ствии с ГОСТ 7.23—80 обзор должен содержать следующие элементы: рефе рат, вводную часть, аналитическую часть, выводы (обязательные элементы);

рекомендации и приложение (необязательные элементы).

Реферирование — это краткое изложение первичного документа (или его части) с основными фактическими сведениями и выводами. В результате получается реферат, который содержит тему, предмет (объект) исследований, цель, метод проведения работы, полученные результаты, выводы, область применения.

В вводной части обзора обосновывается выбор темы с указанием акту альности и значимости вопроса, назначения обзора, временного интервала анализируемого периода, видов используемых источников, тематических границ анализа рассматриваемого вопроса.

Аналитическая часть содержит анализ и его результаты, обобщение и оценку систематизированных сведений о состоянии рассматриваемых и не решенных вопросов использованные методы и средства исследования, со стояние исследований и разработок, достигнутый научно-технический уро вень, организационно-экономическую ситуацию, тенденции развития.

Процесс подготовки обзора не всегда можно совместить с одновремен ной выпиской необходимых сведений. В таких случаях можно пользоваться при чтении определенной системой разметок на полях книги или журнала.

Можно, например, ставить буквы: Л — там, где указана интересная литера тура, Т — термин, Ц — цитата и т. д.

При работе с литературой используются выписки (обязательное усло вие выписок — точное указание источника и места, откуда это выписано).

Целесообразно выписки делать на карточках, включая и электронные, что облегчает их хранение и использование.

При заполнении карточек следует учитывать, что два самостоятельных вопроса заносить на одну и ту же карточку нельзя, так как это затруднит их классификацию и хранение. Карточка должна содержать обозначение ее со держания, номер или шифр, указывающий ее место в картотеке, дату запол нения, библиографические данные. Записи на карточке следует располагать на одной стороне, они должны быть четкими и достаточно полными. При выписывании цитат необходимо сохранять абсолютную точность при пере даче мыслей автора его словами и выражениями, ставить их в кавычки. Про пуски в цитате допускаются (отмечаются многоточием), но они не должны изменять смысла высказывания. Цитата обязательно должна быть снабжена указанием источника.

В процессе работы над изучаемым материалом часто составляется план в целях более четкого выявления логической структуры текста и записи сво их мыслей с новой систематизацией материала. В плане могут встречаться отдельные цифры и другие фактические сведения, которые хотя и не являют ся собственно планом, но помогают в будущем его использовании (напри мер, при выступлении).

При проработке нового материала также полезно составлять конспект.

Это сжатое изложение самого существенного в данном материале. Конспект должен быть кратким и точным в выражении мыслей автора своими словами.

Иногда можно воспользоваться и словами автора, обязательно оформляя их как цитату. Максимально точно записываются: формулы, определения, схе мы, трудные для понимания места, от которых зависит понимание главного, все новое, незнакомое, чем часто придется пользоваться и что трудно полу чить из других источников, а также цитаты, статистика.

ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Патентная информация как источник научно-технической информации обладает оперативностью (как правило, предшествует публикации других информационных материалов), достоверностью (данные проверяются госу дарственной патентной экспертизой), полнотой сведений (излагается суть открытий или изобретений, используется сквозная нумерация патентных до кументов).

Основной научно-технической ценностью патентной информации яв ляются описания изобретений, которые согласно патентному законодатель ству не могут содержать неправильных сведений и должны отличаться но визной. Поэтому правильное использование патентной информации дает возможность осуществлять новые разработки на уровне лучших мировых об разцов с учетом имеющихся решений и основных тенденций развития техни ки. В связи с этим перед началом разработки темы необходимо предвари тельно провести патентные исследования. Это комплекс работ, включающих поиск, отбор, анализ и целенаправленное использование патентной инфор мации (патентной документации и литературы). Под патентной документа цией понимается публикация официальными органами различных стран све дений об открытиях, изобретениях, промышленных образцах, полезных мо делях, товарных знаках. Сведения публикуются в виде библиографических или реферативных данных или в виде полных описаний. Под патентной ли тературой понимаются различные издания (статьи, брошюры, книги, журна лы, заметки и т.п.), посвященные различным вопросам патентной, патентно правовой, патентно-лицензионной, патентно-информационной и изобрета тельской деятельности.

В зависимости от задач патентные исследования имеют следующие це ли: определение возможных потребителей объекта разработки;

обоснование выбора пути решения задачи и обеспечение его патентоспособности и па тентной чистоты, выбор оптимальных конструктивных и технологических решений;

выявление предполагаемых изобретений и их проверка на новизну;

оформление заявочных материалов на изобретение и государственную защи ту;

обоснование целесообразности патентования созданных изобретений за рубежом;

проверка объекта разработки и его составных частей на патентную чистоту.

Основной объем работ по патентным исследованиям выполняется при методической помощи патентного подразделения или отдела научно технической информации (ОНТИ). Патентное подразделение оказывает по мощь в классификации предметов поиска по Международной или нацио нальной классификации изобретений, в определении требуемых источников информации, в обосновании видов поиска (тематический, именной и т.д.).

Отдел научно-технической информации оказывает помощь в классификации предметов поиска по УДК и предоставляет имеющиеся информационные ма териалы для использования.

Источниками информации, используемыми в процессе патентных ис следований, являются бюллетени патентных ведомств стран мира, описания изобретений, реферативная информация по изобретениям, публикации о вне дренных изобретениях, рекламные материалы, отчеты о НИР, ОКР и о загра ничных командировках, информация по отраслям народного хозяйства, а также отчеты о патентных исследованиях.

Наиболее оперативным источником патентной информации являются патентные бюллетени, в которых дается сигнальная информация для предва рительного ознакомления и отбора нужных патентных материалов: формула (аннотация, реферат) изобретения с чертежом.

Описание изобретения (патентное описание) кроме технической ин формации, раскрывающей сущность изобретения, содержит элементы, опре деляющие объем правовой защиты. Например, описание изобретения в РФ должно отражать следующие обязательные пункты: название изобретения и класс международной классификации, характеристику аналогов изобретения, характеристику и критику прототипов, цель изобретения, сущность изобре тения и его отличительные признаки, примеры конкретного выполнения и сведения о предполагаемой технико-экономической эффективности, форму лу изобретения, в которой выделяются наиболее существенные его признаки, подлежащие правовой защите.

В зависимости от задач патентные поиски могут быть тематическими (предметными): поиск описаний изобретений в соответствии с заданной те матикой;

именными (фирменными): поиск описаний изобретений по имени изобретателя или патентовладельца;

нумерационными: описания изобретений отбирают по номеру авторского свидетельства, патента, заявки;

поисками патента - аналогов: описания изобретений отбираются по родовой зависи мости (единство даты приоритета, номера приоритетной заявки и страны приоритета);

патентно-правовыми: по сроку действия патента и других юридических правил, действующих в стране поиска.

Основным средством организации и поиска информации в мировом па тентном фонде являются системы классификации изобретений. В ряде стран до настоящего времени применяются национальные классификации изобре тений (НКИ). Однако рост объема мирового патентного фонда и развитие международного сотрудничества привели к необходимости создания единой классификации — Международной классификации изобретений (МКИ).

МКИ и НКИ представляют собой многоступенчатые системы деления поня тий, организованные по принципу от общего к частному, т.е. построенные по иерархическому способу.

Международная классификация изобретений создавалась в соответст вии с положениями Европейской конвенции о международной патентной классификации. В нашей стране МКИ была введена в качестве единой госу дарственной классификации патентной документации в 1970 г.

МКИ охватывает все области знаний. В информационно-поисковом языке МКИ используются слова, фразы и словосочетания естественного язы ка, снабженные алфавитно-цифровой нотацией.

Все сферы материального производства в МКИ подразделяются на раз делы, классы, подклассы, группы и подгруппы.

Первый классификационный ряд состоит из восьми разделов, которые обозначаются прописными латинскими буквами от А до Н. Раздел подразде ляется на классы, индексы которых состоят из индекса раздела и двухзначно го числа, например, А01. Индекс подкласса состоит из индекса класса и про писной латинской буквы, например А01В.

Каждый подкласс разбит на подразделения, называемые рубриками.

Среди рубрик различают основные главные группы и подгруппы. Индекс ос новной группы состоит из индекса подкласса, за которым следует одно-, двух- или трехзначное число с символом 00 после косой черты, например.

Л01В1/00. Подгруппы образуют рубрики, подчиненные основной группе.

Индекс подгруппы состоит из индекса подкласса, за ним следует одно-, двух или трехзначный номер группы и двух- или трехзначный номер (вместо 00) после косой черты, например Л01В01/02.

Степень подчиненности подгруппы в группе определяется сдвигом текста вправо и точками, которые стоят перед текстом подгруппы и указы вают на то, что подгруппа является рубрикой, подчиненной ближайшей руб рике с меньшим сдвигом текста и имеющей на одну точку меньше. Иерархи ческие отношения между рубриками определяются всегда только количест вом точек, стоящих перед текстом рубрики, а не присвоенными им индекса ми. Стоящие перед текстом рубрики точки как бы заменяют собой текст ие рархически, более старших рубрик, чтобы избежать повторения. Пример ие рархического классифицирования с использованием подгруппы с шестью точками (рубрика В64С25/30):

Раздел В - Различные технологические процессы. Транспортирование.

Класс В64 - Воздухоплавание, авиация, космонавтика;

Подкласс В64С - Летательные аппараты тяжелее воздуха;

Основная В64С25/00 - Посадочные устройства группа летательных ап паратов;

Подгруппа с 1 точкой 25/02 – шасси;

Подгруппа с 2 точками 25/08 - подвижно закрепляемые, например сбрасываемые;

Подгруппа с 3 точками 25/10 – убирающиеся, складывающиеся и т п.;

Подгруппа с 4 точками 25/18 – приводы;

Подгруппа с 5 точками 25/26 - контрольные или блокирующие устрой ства;

Подгруппа с 6 точками 25/30 - аварийно включаемые.

Рубрика В64С25/30, таким образом, охватывает «Аварийно включае мые контрольные или блокирующие устройства приводов убирающихся или складывающихся подвижно закрепленных шасси, используемых в посадоч ных устройствах летательных аппаратов тяжелее воздуха».

Патентный фонд имеет справочно-поисковый аппарат, включающий классификации изобретений (МКИ, НКИ), различные указатели и таблицы соответствия. В состав указателей к системам классификации входит указа тель классов изобретений (УКИ), который включает перечень рубрик клас сификации с указанием их подчиненности, и алфавитно-предметный указа тель, включающий перечень ключевых понятий (терминов), расположенных в алфавитном порядке, и отнесенных к ним соответствующих индексов сис темы классификации. Кроме названных имеются указатели, содержащие библиографические данные о патентных документах текущей регистрации (описания изобретений): нумерационный (описания упорядочены по номерам документов);

систематический (описания упорядочены по индексам систе мы классификации);

именной (описания упорядочены по именам заявителей или патентовладельцев);

патентов- аналогов (т.е. патентов, выданных в раз ных странах на одно и то же изобретение).

Таблицы соответствия индексов систем классификации изобретений служат вспомогательным материалом для установления аналогичных рубрик в различных классификациях. Обычно используются таблицы соответствия МКИ указателю классов изобретений конкретной страны и, наоборот, табли цы соответствия НКИ страны и МКИ.

Порядок проведения поиска в патентных фондах зависит от особенно стей организации патентного фонда конкретной страны. Обычно вначале осуществляется тематический (предметный) поиск, который целесообразно начинать с просмотра патентных бюллетеней стран с использованием в слу чае необходимости соответствующего патентного фонда. Если поиск ведется по США, Великобритании, Франции, ФРГ, Швейцарии, Японии или по стра нам СЭВ, то можно просмотреть реферативные издания НПО «Поиск» «Изо бретения в СССР и за рубежом». Затем проводится именной (фирменный) поиск на основе именных указателей, издаваемых патентными ведомствами соответствующих стран, а также различных фирменных справочников. Необ ходимо также учесть, что в некоторых странах в именные указатели включа ются только фирмы-патентовладельцы.

В тексте патентного обзора приводятся только обработанная и систе матизированная информация, а сами патенты или описания к ним приводятся в приложении.

Весь просмотренный материал оформляется как список, который при водится в материалах проекта, в разделе использованная литература.

Примерный объем этого раздела 15-20 листов.

4.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ В этом разделе основной задачей является анализ технологического процесса с целью реализации основной задачи проекта. Если считать что объектом проектирования является технологическая машина, выполняющая конкретные функции, то необходимо в первую очередь рассмотреть последо вательность действий по достижению главной цели.

Пусть целью проектирования является создание системы управления.

Технологический процесс, в общем случае, представляется некоторой после довательностью операций (обработка, транспортировка, сборка, ориентация, преобразование информации или электрического сигнала из одного вида в другой и т.п.). В этом случае необходимо описать последовательность дейст вий по выполнению операций для преобразования исходного объекта в за конченное изделие или иными словами построить алгоритм работы системы.

Этот алгоритм может быть представлен в виде диаграмм, тактограмм, цикло грамм или блок-схем.

Описания работы оборудования составляют, как правило, в виде сло весного текста для отдельных цепей, состоящих из соответствующих элемен тов и соединяющих их линий связи. Обычно, для сложных схем с большим числом отдельных линий связи или большим числом элементов в них такие описания весьма многословны, что затрудняет восприятие и понимание про цесса работы для каждой цепи и всего оборудования в целом. Поэтому при меняют графические иллюстрации, показывающие работу, как отдельных цепей, так и логические связи, имеющиеся в такой схеме у механизмов тех нологических машин, транспортных и накапливающих устройств и прочего вспомогательного оборудования, работающего совместно с технологической машиной [12].

Такие иллюстрации помещают непосредственно на поле чертежа или, если размер листа, на котором она изображена, этого не позволяет, на от дельных листах. Такой лист должен входить в качестве первого листа в ком плект конструкторских документов на оборудование машины.

Рассмотрим некоторые виды графических иллюстраций.

Приведенные на рис. 2 примеры диаграмм работы механических голо вок с режущим инструментом агрегатных станков применяют для пояснения действия простейших устройств, содержащих, как правило, только один ме ханизм. При необходимости на таких диаграммах могут быть также показаны позиционные обозначения соответствующих элементов электрооборудова ния, участвующих в работе механизма (рис. 2, в), а для каждого отдельного перехода (БП, ПР, БО и др. применяют изображения в виде отрезков линий.

Для того чтобы отличить графически один переход от другого (сопредельно го с ним), их изображают линиями разной толщины. Для указания направле ний процесса или механизмов применяют стрелки. Каждый цикл работы за канчивается возвращением механизмов в исходные положения. Если в рабо те станка участвует несколько механизмов, действующих в определенной по следовательности (или параллельно) друг за другом, причем порядок их ра боты связан с некоторыми конечными перемещениями (так называемая рабо та с путевым контролем или «по пути»).

Диаграммы, приведенные на рис. 2, не могут дать ясного представле ния о существующих между отдельными механизмами станка связях. В этом случае может быть использована диаграмма, изображенная на рис. 3.

Цикл начинается с подвода загрузочного устройства станка (что кон тролируется путевым выключателем SQ9), для чего включается электромаг нит YV8. Движение загрузчика заканчивается нажатием путевого выключате ля SQ3, который отключает электромагнит YV8 и включает электромагнит YV1.

РП БП БП РП БП РП БП РП YV1 YV YV1 YV SQ SQ SQ2 SQ3 SQ РП БО БО БО YV SQ б) а) в) БП РП БП Нарезание резьбы Нарезание РП(Нарезание резьбы) Вывод метчика Реверс БО БО БО БО г) д) е) БП РП БО РП БП РП БП БП РП БО БО БП РП БО РП РП БО БО ж) з) к) Рис. 2. Диаграммы работы головок агрегатных станков:

а - сверлильная головка с рабочей подачей при движении вперед, б — расточная головка с рабочей подачей при движении в обоих направлениях, в — расточная головка с прерывистой рабочей подачей, г — резьбонарезная головка с предварительным, быстрым подводом, д — резьбонарезная головка без быстрого подвода, но с быстрым отводом резца от детали перед быстрым отводом головки при движении назад, е — резьбонарезная го ловка с поперечным подводом инструмента перед нарезанием и поперечным отводом его после нарезания резьбы, ж —расточная головка с продольной и поперечной рабочими по дачами, з— расточная головка с продольной и поперечной рабочими подачами и быстрым отводом резца от детали перед быстрым отводом головки при движении назад, и — свер лильная головка для ступенчатого сверления, БП — быстрый подвод, БО — быстрый от вод, РП — рабочая подача.

Происходит подвод пиноли, который заканчивается нажатием путевого выключателя SQ1. Он отключает электромагнит YV1 и включает электромаг нит YV3, что вызывает подвод центра. Дальнейшие включения и отключения элементов электрооборудования и соответствующие перемещения отдельных механизмов станка и загрузчика ясны, если следить за направлениями стре лок.

Включение главного двигателя SP2 Подвод центра под Подвод давлением центра SQ9 SQ YV3 Отвод Подвод Подвод загрузчика загрузчика SQ1 пиноли Подвод SQ YV8 YV7 до упора пиноли SQ5 подвод КС Быстрый YV YV1 Рабочая подача КС Рабочая Быстрый подача ПС подвод ПС SP Подвод Отключение центра под главного давлением двигателя Отвод центра SQ SQ13 Подвод Отвод разгрузчика Отвод разгрузчика пиноли YV6 YV5 в среднее Отвод пиноли до положение SQ8 исходного положения Быстрый отвод КС YV1,YV2 YV1, YV SQ Быстрый отвод ПС SQ6 SQ4 SQ SQ11,SQ Рис. 3. Диаграмма работы «по пути» гидрокопировального токарного станка с загрузочно-разгрузочным устройством:

КС — копировальный суппорт, ПС — поперечный суппорт Из диаграммы видно, что в отдельных случаях некоторые механизмы работают не только последовательно (например, после срабатывания реле давления SP1 происходят одновременное включение главного двигателя и рабочая подача гидрокопировального суппорта), но и параллельно. Кроме то го, отсутствие элемента электрического управления между быстрым подво дом и рабочей подачей поперечного суппорта говорит об изменении работы механизма неэлектрическими средствами (в данном случае упорами, дейст вующими на гидромеханизмы станка).

Рассмотренная диаграмма дает ясное представление о функционирова нии отдельных механизмов станка, его загрузочно-разгрузочного устройства и элементов электрооборудования. Однако она обладает тем недостатком, что не позволяет судить о состояниях отдельных элементов электрооборудо вания в каждом такте работы станка. Между тем иногда, особенно при на ладке станка и его электрооборудования у потребителя, появляется необхо димость иметь четкое представление о таких состояниях. Это важно для ав томатически действующих станков с большим числом механизмов, рабо тающих в жестких последовательно-параллельных тактовых зависимостях.

Для таких станков является характерным работа с путевым контролем и гид равлическими силовыми механизмами, переключаемыми электромагнитны ми золотниками;

контроль же по пути осуществляется путевыми выключате лями, контактными (или бесконтактными) датчиками, фотореле или другими элементами электро автоматики, контролирующими положения отдельных механизмов.

Для таких станков наиболее ясное представление о работе всех элемен тов электрооборудования и их взаимосвязях в функционировании отдельных механизмов станка может дать графическая иллюстрация в виде тактограм мы, приведенной в табл.1. При этом следует иметь в виду, что, показывая со стояния элементов внешних команд (кнопочных и путевых выключателей, реле давления и пр.) и исполнительных механизмов (электромагнитов, элек тродвигателей) для различных тактов работы станка, тактограмма не показы вает электрические блокировки между отдельными элементами электрообо рудования (например, между реле, контакторами) и те элементы, которые предназначены для наладочных режимов. Связи между такими элементами обычно бывают достаточно простыми, и об их работе можно судить по принципиальной электросхеме без вспомогательной графической иллюстра ции.

такты Действие механизма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 А Опускание ловителя SQ SQ9 SQ3 SQ4 SQ YV Опускание штырей SQ2 SQ1 SQ YV Фиксация заготовки SQ5;

SQ YV Зажим заготовки SP Подвод и зажим стойки и SQ7 SP2 SQ опускание инструмента YV Вращение главного SQ10+SQ6 SQ6+SQ SQ8 SQ6 SQ11 SQ электродвигателя Отжим и отвод стойки M и подъем инструмента Опускание инструмента YV5 -YV для второго подхода YV Подъем штырей YV Подъем ловителя YV Рис.4.

Рассматриваемая в табл.1 тактограмма показывает взаимосвязи отдель ных механизмов зубофрезерного станка. Полный цикл его работы состоит из 12 тактов (переходов). Он определяется последовательностью работы меха низмов, а также наличием определенных элементов оборудования, с помо щью которых осуществляется управление. Характерным для такой такто граммы является тождественность состояний всех механизмов и элементов в начале и в конце цикла. Это видно при сравнении состояния для двенадцато го и первого тактов (нулевой такт соответствует двенадцатому в предыдущем цикле), что свидетельствует о правильности составленной тактограммы. Как правило, тактограмму составляют до разработки электросхемы, и она позво ляет скорректировать задание на ее разработку. Расшифровка рассматривае мой тактограммы показана на примере пояснения работы станка в четвертом такте.

Из предыдущего (третьего) такта видно, что он заканчивается опуска нием штырей, что фиксируется путевым выключателем SQ1. Кроме того, в третьем такте с помощью электромагнита YV4 происходит фиксация заготов ки, что контролируется путевыми выключателями SQ5 и SQ11 Поэтому к на чалу четвертого такта путевой выключатель SQ1 включает электромагнит YV3, и продолжается опускание ловителя (оно было прервано во втором так те отключением электромагнита YV3 при воздействии на путевой выключа тель SQ4). Так как к этому моменту электромагнит YV1 не отключается, то происходит зажим заготовки, что контролируется с помощью реле давления SP1, которое заканчивает четвертый такт работы станка и начинает новый (пятый) такт. При этом отключается электромагнит YV4 и включается элек тромагнит YV5, который с помощью гидро цилиндров осуществляет подвод и зажим стойки и опускание инструмента. Работа этих механизмов контроли руется реле давления SP2, обеспечивая работу механизмов станка в следую щем такте.

Рассматривая последовательно тактограмму от одного такта к другому, видим, что цикл закончится тогда, когда все механизмы придут в состояние, соответствующее концу двенадцатого такта. Как это видно из тактограммы, им соответствует начало первого такта, когда с помощью внешней команды подается сигнал на начало нового цикла В примерах, приведенных на рис. 2, 3 и в табл. 1, рассмотрена работа механизмов станка, управление которыми осуществляется в функции пути.

Для станков, в которых управление осуществляется не только в функции пу ти, но и в функции времени, работу механизмов и элементов управления удобно показать с помощью циклограмм.

Такая циклограмма для шлифовального станка дана в табл. 2. По ней также, как и по рассмотренной выше тактограмме, можно определить со стояния всех механизмов и элементов управления для любого момента вре мени. Однако в циклограмме протекание работы рассматривается не по так там, а по времени, в данном случае в секундах. Пример рассмотрения состоя ния различных механизмов и элементов управления по данной циклограмме приводится для седьмой секунды работы станка в автоматическом режиме.

Включенное состояние электромагнита YV8 (поз. 1) соответствует за прету врезания алмаза, т.е. запрещению правки шлифовального круга. При мерно через 6,5 с после начала цикла заканчивает работу механизм привода осевой ориентации изделия (поз. 24), что фиксируется путевыми выключате лями SQ2 и SQ1 (поз. 15 и 16). Последний включает главный привод враще ния изделия (поз. 21). Одновременно включаются электромагниты гидро распределителей YV5, YV6 и YV7 (поз. 4, 3 и 2), чему соответствуют подвод шлифовального круга, его врезание и начало чернового шлифования (поз.

20). Этому же моменту времени соответствует отвод измерительного инст румента, что фиксируется с помощью реле давления SP2 (поз. 10). Кроме то го, на шестой секунде заканчивается зажим детали в патроне (поз. 23), что достигается включением электромагнита YV3 (поз 6) и контролируется реле давления SP3 (поз. 9). Таким образом, на последующих секундах цикла про исходит процесс обработки детали (шлифование).

Началу обработки предшествуют следующие вспомогательные опера ции: осевая ориентация изделия с помощью электромагнита YV2 (поз. 7) и реле давления SP1 (поз 11),угловая ориентация с помощью соответствующе го механизма (поз. 18) и электромагнита YV1 (поз 8), работа механизма очи стки баз, которая заканчивается его отводом в исходное состояние (поз. 22), происходят ранее (в 1—6-ю секунду цикла) контролируется путевым выклю чателем SQ5 (поз. 12), и отвод механизма доворота привода (поз. 17). Что же касается люнета и измерительной скобы (поз. 19), то во время шлифования до 19-й секунды они находятся в отведенном состоянии, и только после включения электромагнита YV4 (поз. 5) происходит подвод, что контролиру ется путевыми выключателями SQ3 и SQ4 (поз. 13 и 14), и начинается изме рение размера шлифуемой детали. Циклограмма показывает, что включение некоторых элементов управления и механизмов осуществляется от элемен тов, срабатывающих не «по пути», а «по времени».

Таблица время, с № Механизмы и элементы управления поз.

012 34567 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 1 Запрет врезания алмаза Y V Y V 2 Черновое шлифование Электромагниты 3 Y V6 Врезание круга Подвод круга Y V Подвод люнета и скобы Y V Y V3 Зажим детали Y V2 Осевая ориентация Угловая ориентация Y V Реле давления SP 9 Зажим детали Отвод инструмента SP SP1 Осевая ориентация SQ5 Реверс механизма правки выключатели 13 SQ4 Подвод скобы Путевые SQ 14 Подвод люнета Оканчание движения SQ 15 механизма ориентации Привод ориентации SQ подвод Механизм доворота привода отвод Механизм угловой ориентации 18 привода подвод Люнет и скоба отвод подвод Шлифовальная бабка:


отвод 21 Вращение детали подвод Механизм ощистки баз:

отвод зажим Патрон отжим подвод Механизм осевой ориентации:

отвод В то же время заканчивается работа механизма правки, что Для этого могут быть использованы реле времени. Эти аппараты в циклограмме не по казаны, однако указаны моменты замыкания ими соответствующих электри ческих цепей и включения элементов управления (например, на 19-й секунде электромагнита YV4).

Особое место в графической иллюстрации логических связей механиз мов, узлов и элементов управления, имеющихся в технологических машинах, занимают функциональные циклограммы, имеющие внешнее сходство с таб лицами включения, состояний или переходов [5, 9]. Такие циклограммы со держат информацию обо всех элементах управления, в том числе и исполь зуемых для различных блокировок. Следовательно, они оказываются удоб ными в эксплуатации при наличии в электрических схемах большого числа кнопочных выключателей и переключателей управления, промежуточных реле, контакторов и других аппаратов, что облегчает поиск неисправностей.

С помощью функциональных циклограмм можно проследить также последо вательность включения и отключения отдельных элементов управления в за висимости от состояния коммутационных аппаратов схем, чему будет соот ветствовать определенное состояние имеющихся на станке механизмов или узлов.

Таким образом, под функциональной циклограммой следует понимать таблицу (матрицу) состояний всех имеющихся в схеме элементов управле ния, иллюстрирующую последовательность их действия в заданной логиче ской зависимости для различных моментов включения и отключения, т.е. на определенных этапах полного цикла работы станка.

4.7. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ Конструкторская часть проекта включает в себя разработку конструк ции и схемотехнических решений систем, узлов и устройств, предназначен ных для реализации поставленной цели проектирования. При этом на первом этапе производится разработка структур управляющих устройств, а затем производится их расчет. После чего разрабатываются конкретные техниче ские решения. Заметим, что основной целью автоматизации, в конечном сче те, является разработка системы управления технологическим процессом.

Причем способ реализации системы управления и самого объекта управле ния предполагает различные подходы. Однако какое бы техническое реше ние не использовалось, будь то механическая, гидравлическая или электрон ная реализация или их комбинации, для них характерен общий подход, кото рый заключается в разработке структуры процедуры управления. Таким об разом, первоначально мы должны разработать систему управления.

Анализ и синтез структур управляющих систем требуют, насколько возможно, полного и точного описания их качества, т.е. характеристик, опре деляющих степень полезности их применения на результаты эксплуатации объектов управления.

В формировании представлений о качестве системы, прежде всего, не обходимо выделить те ее определяющие свойства, от которых зависят ре зультаты функционирования ОУ. Совокупность определяющих свойств в каждом конкретном случае может быть различная. Чем шире назначение проектируемой системы, тем полней должна быть совокупность определяю щих ее свойств. Для систем, проектируемых под конкретные объекты, уста навливают совокупность определяющих свойств и формируют требования к количественным уровням показателей. Так, для большинства технических объектов характерны три основных вида свойств: динамические, надежност ные и ресурсные. Для объектов, работающих в особых условиях, к этим трем группам целесообразно добавить еще свойства живучести и безопасности.

В литературе качество систем связывают с качеством управления, оце ниваемого через показатели динамики (точность, быстродействие, степень устойчивости, степень затухания, дисперсия, ошибки регулирования и др.).

Для систем предназначаемые для широкого применения, например комплек сы агрегатированных средств автоматизации, для описания их качества при ходится прибегать не только к указанным выше группам свойств, но и к дру гим, например свойству системности. При проектировании не удается по всем группам свойств установить количественные показатели и соответст венно количественные шкалы измерения. В этих случаях предлагается при влекать качественные характеристики их оценки. В табл. 3. представлен пример совокупности свойств и их характеристик, одна часть которых может определяться через количественные показатели и измеряться с помощью ко личественных шкал, а другая — с помощью только качественных шкал. Гра дации оценок по качественным шкалам упорядочены по возрастанию веса оценок.

Таблица Совокупности свойств и характеристик проектируемой системы Вид Характери- Описание характери- Тип шка- Вид показателя Градации шкалы оценок свойств стика свойств стики свойств лы оценки характеристики свойств характери- или показателя стики Динамиче- Точность обра- Варианты: Качественная — 8-разрядное представление ские ботки информа- а) разрядность представ- 16-разрядное представление ции или управ- ления чисел в системе 32-разрядное представление ления б) статическая и динами- Количест- Установившаяся Непрерывная шкала ческая оценка степени венная ошибка, перерегу достижения цели управ- лирование, сред ления неквадратическая в) и др. оценка и др.

Быстродействие Максимальное значение То же Время регулиро- То же времени выработки вания управляющего воздейст вия с момента изменения значений входных сигна лов Функциональная Размер набора реализуе- Качественная 1) Реализует только класс обык полнота мых классов математиче- новенных дифференциальных ских преобразований уравнений и алгебраические уравнения не выше i-ro порядка 2) Кроме п.1, класс логических уравнений булевой алгебры Критическая _ 3) Кроме п.2, класс эллиптиче ских дифференциальных уравне ний в частных производных Динамическая Возможность обеспечения То же 1) Обеспечивает устойчивую гибкость устойчивой работы объ- работу только линейных объек ектов с широким диапа- тов с ограниченным набором зоном динамических ха- законов управления рактеристик 2) Кроме п.1, охватывает класс объектов с простейшими одно значными нелинейными харак теристиками 3) Кроме п.2, охватывает объекты с распределенными параметрами заданного класса Надежност- Безотказность ГОСТ 27 002—83 Количест- ГОСТ 27.002— 83 Непрерывные шкалы ные Долговечность венная Ремонтопригод ность Сохраняемость Оценка работоспособно- То же Вероятность попа- То же сти системы дания объекта управления в вы деленные техниче ские состояния Ресурсные Приведенные Суммарные затраты, при- — " — Стоимость систе- — "— капитальные веденные к моменту ввода мы затраты системы в эксплуатацию, включающие стоимость аппаратуры, математиче ского обеспечения, строи тельных, монтажных и пусконаладочных работ Средние экс- Прогнозируемые на за- —"— Удельные экс- Непрерывная шкала плуатационные данном интервале экс- плуатационные затраты плуатации, например затраты установленном ресурсе, или удельные, в единицу времени, затраты на экс плуатацию Объем аппарату- Физический объем в —" — Объем аппарату- Непрерывная или дискретная ры метрических единицах и ры шкала (или) количество стан дартных конструктивных единиц (плат, модулей, стоек, шкафов и т п ) Объем произ- Полный объем в метри- Количест- Объем системы Непрерывная шкала водственных ческих единицах произ- венная помещений водственных помещений с учетом всех потреб ностей: вентиляция, энергопитание, жизне обеспечение операторов системы и т. п.

Масса аппарату- Физическая масса в мет- — " — Масса То же ры рических единицах Системности Универсальность Возможность применения Качественная — 1 ) Предназначается для узкого для разнообразных клас- класса объектов (специализиро сов объектов (задач обра- ванная система) ботки информации и 2) Предназначается для опреде управления) ленной области техники (про блемно-ориентированная систе ма) 3) Класс объектов не ограничива ется (универсальная система) Преемствен- Возможность частичного То же — 1) Система не допускает включе ность применения технических ния технических средств про средств, входивших в шлых поколений состав предшествующих 2) Система допускает включение поколений системы ана- периферийной аппаратуры про логичного назначения шлых поколений (датчиков, ис полнительных устройств, пуль тов оператора) 3) Допустима любая комбинация сосредствами прошлых поколе ний Межсистемная Возможность сопряжения То же — 1) Параметры интерфейсов, сис сопрягаемость с аппаратурой современ- темы команд, операционные сис ных унифицированных темы и другие средства, опреде систем аналогичного на- ляющие возможность создания значения комплексов, не обеспечивают подключения средств других систем 2) Обеспечивается ограниченная сопрягаемость, например только по датчикам или математическо му обеспечению, и т. д.

3) Обеспечивает полную сопря гаемость с современными, наи более широко развитыми систе мами Системности Удобство экс- Трудоемкость основных Качественная Длительность тех- 1) Не имеет отладочных средств, плуатации работ, связанных с пере- (количест- нического обслу- не содержит в своей структуре наладкой, настройкой венная) живания;

длитель- развитой подсистемы техниче параметров, внесением ность переналадки ского диагностирования, не корректив в алгоритмы, и т. п. обеспечена достаточная ремон техническим обслужива- топригодность и т. п.

нием и ремонтом 2) Имеет в своем составе отла дочные средства 3) Имеет отладочные средства с необходимой документацией, содержит средства технического диагностирования, имеет гаран тийное техническое обслужива ние с пополнением объема ЗИП заводом-изготовителем, ремон топригодна Структурная Возможность компоновки Качественная — 1) Имеет жесткую структуру с гибкость из однотипных элементов ограниченным набором функ рядов систем, отличаю- ционально однотипных элемен щихся объемом выпол- тов.

няемых функций (решае- 2) Допускается изменение воз мых задач) и со ответст- можностей системы только за венно стоимостью, на- счет исключения из ее состава дежностью и т. п. отдельных элементов.

3) Кроме п. 2, допускает компо новки вариантов систем подбо ром функционально однотипных элементов, отличающихся пока зателями стоимости, надежности, точности, быстродействия и т. п.

Модернизацион- Возможность улучшения То же — 1) Не допускается наращивание ная способность динамических и надежно- возможностей системы стных характеристик за 2) Допускается увеличение числа счет наращивания объема каналов ввода и вывода данных, аппаратуры или замены но с потерей быстродействия и отдельных блоков на бо- т.п.

лее современные. 3) Допускается увеличение кана лов связи, объема различных видов памяти, быстродействия.

Анализ качества системы должен быть подчинен решению определен ных задач их проектирования. Наиболее типичные задачи проектирования управляющих систем крупными техническими комплексами можно объеди нить в следующие три класса.

1-й класс — задачи выбора наиболее эффективного варианта системы из числа предлагаемых, технически реализуемых, в том числе задачи выбора лучшего варианта структуры системы или наилучшего распределения огра ниченных ресурсов по подсистемам.

2-й класс — задачи о целесообразном объеме автоматизации ОУ. При менительно к АСУ технологическими процессами и производствами этот класс задач можно назвать задачами об экономическом барьере автоматиза ции. Их решение отвечает на вопрос: какой объем автоматизации данного объекта экономически оправдан при современном уровне развития экономи ки государства?

3-й класс — задачи оценки целесообразного объема мероприятий, на правленных на улучшение тех или иных свойств системы, например объема диагностического контроля, улучшения математического обеспечения, вве дения резервов для повышения надежности и т. п. Заметим, что 3-й класс за дач зачастую сводится к 1-му классу.

Решение задач заключается в переходе к обобщающим (сводным) по казателям более высокого уровня, отражающим полезность применения ОУ.

Например, для УС технологическими процессами и производствами такими сводными показателями являются прибыль, экономический эффект, время окупаемости, экономическая эффективность.

В практике проектирования, несмотря на убедительные рекомендации системотехники, основное внимание уделяется этапам проектирования, изго товления и сдачи в эксплуатацию управляющих систем. Между тем прояв ляют они свою полезность (народнохозяйственную) только на этапе эксплуа тации. Поэтому оценка их качества должна проводиться с учетом всех этапов их жизненного цикла: проектирование, испытания, производство, сдача и эксплуатация, т.е. от разработки ТЗ до заданного уровня деградации техниче ских характеристик или морального старения. Следующее условие заключа ется в том, что полезные эффекты, определяемые применением системы, равно как и затраты всех видов и потери на объекте, возможные из-за нару шения предписанного функционирования системы, должны оцениваться с учетом их экономической неравнозначности, обусловленной разновременно стью свершения.

Для решения проблемы оценки качества систем в целом предлагаются два подхода (рис. 4).

Первый подход заключается в построении сводных показателей каче ства, главным образом показателей прибыли, эффекта, эффективности, осно ванных на известном принципе сопоставления результатов функционирова ния ОУ с затратами, связанными с их получением. Основное достоинство этого подхода в том, что удается учесть влияние показателей выделенных трех видов свойств систем (динамических, надежностных и ресурсных) и ох ватить полный жизненный цикл систем.

Результаты, которые будем называть полезной отдачей системы, в за висимости от области применения ОУ могут представляться в различных фи зических единицах измерения, но затраты, связанные с жизненным циклом системы, в подавляющем большинстве областей применения выражаются в денежных единицах, например рублях.

Наиболее удобный для анализа случай, когда и результаты, и затраты представляются в денежных единицах и возможно в качестве сводных пока зателей использовать показатели прибыли, экономической эффективности и др. В тех случаях, когда результаты и (или) затраты представляются в не стоимостных единицах измерения, определяемых областью применения ОУ, сводные показатели будем называть показателями технической эффективно сти.

В дальнейшем исследуются системы, для которых можно формировать показатели прибыли, экономической эффективности. Непосредственно ре зультаты этого рассмотрения применимы для различных классов АСУ. Од нако заметим, что многие решения, например модели жизненного цикла и анализ динамики эффективности, применимы и для систем, оцениваемых с помощью показателей технической эффективности.

Второй подход заключается в применении экспертных процедур срав нения и выделения наиболее предпочтительных вариантов систем по сово купности характеристик свойств систем или частных (групповых) показате лей их свойств (по векторным показателям качества) или комбинации первых и вторых. По существу экспертные оценки выполняют роль некоторого кана ла получения усредненных по одной или нескольким областям применения оценок полезности конкурирующих вариантов систем. Важное достоинство второго подхода состоит в возможности включения в состав показателей сравнения вариантов некоторых характеристик, не имеющих установленных числовых шкал измерения, например оценок организационных условий про ектирования и производства, условий материально- технического обеспече ния и характеристик других свойств. Основной недостаток этого подхода в значительной трудности решения 2-го класса задач проектирования.

Рис. 5. Порядок выбора лучшего варианта системы из числа технически реа лизуемых вариантов на основе анализа их качества Заметим, что фундамент анализа качества систем составляют первич ные показатели (параметры) свойств систем (рис. 1.13). Частные (групповые) и сводные показатели качества систем наиболее просто формируются именно на основе первичных показателей свойств систем. Попытки многих исследо вателей перейти от частных показателей качества к сводным, как правило, не приводят к успеху. Причина в том, что частные показатели качества форми руют с помощью достаточно сложных функциональных преобразований, а порою даже целых процедур анализа над первичными показателями. Конст руктивным, как показывает опыт, является путь непосредственного перехода от первичных показателей свойств к сводным показателям качества.

Частные (групповые) показатели качества имеют важное значение для проведения сравнения альтернативных вариантов проектируемых систем по совокупности показателей с помощью экспертных оценок. Чем выше уровень обобщения показателей свойств систем в частные (групповые) показатели, а, следовательно, меньше размерность векторного показателя качества, тем проще и точнее может быть сделан выбор лучшего варианта системы.

Принятие решения представляет собой выбор одного из некоторого множества рассматриваемых вариантов: Ei E. или для наиболее часто встречающегося на практике случая, когда имеется лишь конечное число ва риантов Е1, Е2,..., Еi,..., Ет..

Условимся, что каждым вариантом Ei однозначно определяется неко торый результат ei. Эти результаты должны допускать количественную оцен ку, и мы будем для простоты отождествлять эти оценки с соответствующими результатами, обозначая их одним и тем же символом ei.

Мы ищем вариант с наибольшим значением результата, т.е. целью на шего выбора является max et. При этом мы считаем, что оценки ei характери зуют конкретные величины. Противоположную ситуацию с оценкой затрат или потерь можно исследовать точно так же путем минимизации оценки или, как это делается чаще, с помощью рассмотрения отрицательных величин по лезности.

Таким образом, выбор оптимального варианта производится с помо щью критерия Е0= {Eio|EioE/\ei0 = max ei}. (1) Это правило выбора читается следующим образом: множества Ео оп тимальных вариантов состоит из тех вариантов Ei0, которые принадлежат множеству Е всех вариантов и оценка ei которых максимальна среди всех оценок ei. Логический знак читается как «И» и требует, чтобы оба связывае мых им утверждения были истинны.

Выбор оптимального варианта в соответствии с критерием (1) не явля ется, вообще говоря, однозначным, поскольку максимальный результат max ei может достигаться в множестве всех результатов многократно. Необходи мость выбирать одно из нескольких одинаково хороших решений на практи ке обычно не создает дополнительных трудностей.

В более сложных структурах каждому допустимому варианту решения Ег вследствие различных внешних условий могут соответствовать различные внешние условия (состояния) Fi и результаты ei решений. Следующий при мер иллюстрирует это положение.

Пусть из некоторого материала требуется изготовить изделие, долго вечность которого при допустимых затратах невозможно определить. На грузки считаются известными. Требуется решить, какие размеры должно иметь изделие из данного материала.

Варианты решений таковы:

Е1—выбор размеров из соображений максимальной долговечности, т. е.

изготовление изделия с минимальными затратами в предположении, что ма териал будет сохранять свои характеристики в течение длительного времени;

Ет — выбор размеров в предположении минимальной долговечности;

Ei — промежуточные решения.

Условия, требующие рассмотрения, таковы: Fi — условия, обеспечи вающие максимальную долговечность;



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.