Автоматизированная система контроля блока обмена системы наведения

ЭКОНОМИКА.doc

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Одним из важнейших стоимостных показателей проектируемой системы является ее себестоимость. Себестоимость продукции – это текущие
затраты на производство и реализацию продукции выраженной в денежной форме. Без расчета себестоимости нельзя определить годовую экономию экономический эффект срок окупаемости. Разница в затратах по изменяющимся статьям себестоимости характеризует величину возможной экономии.
В себестоимости продукции находит свое отражение как часть стоимости основных фондов в виде амортизационных отчислений так и стоимость оборотных средств так и часть стоимости живого труда в виде
зарплаты и часть стоимости продукции для общества.
Себестоимость продукции является базой для установления цены
инструментом оценки технико-экономического уровня производства и труда качества управления а также оказывает непосредственное влияние на величину прибыли уровень рентабельности и образования общегосударственного денежного фонда. В зависимости от места возникновения затрат объема и последовательности формирования различают 4 вида себестоимости:
Технологическая – отражает затраты цеха непосредственно связанные с выполнением данной операции.
Цеховая – это все текущие затраты цеха на изготовление продукции т.е. это технологическая себестоимость + цеховые расходы.
Общезаводская – это все текущие затраты завода на производство продукции т.е. это цеховая себестоимость + общезаводские расходы.
Полная – это производственная себестоимость + внепроизводственные расходы.
Существует также плановая себестоимость – это все затраты которые соответствуют нормативам.
Под структурой себестоимости в машиностроении понимается соотношение входящих в нее затрат т.е. удельный вес различных видов затрат к полной себестоимости продукции.
При оценке экономической эффективности вариантов новой техники следует обеспечить сопоставимость показателей производства которые
являются необходимыми для получения правильных результатов.
Снижение себестоимости является главным условием повышения эффективности работы предприятия. К факторам обеспечивающим снижение себестоимости относятся:
Применение новейших технологий.
Экономия сырья топлива энергии.
Повышение производительности труда.
Уменьшение трудоемкости изделия.
Снижение потерь от брака от простоев.
Улучшение использования основных фондов.
Сокращение расходов по сбыту продукции.
Упорядочение затрат на аппарат управления.
1 Расчет себестоимости изготовления блока расширения.
1.1. Определение стоимости основных материалов
Решение о целесообразности создания новой техники изобретений и рационализаторских предложений принимаются на основе годового экономического эффекта определяемого на годовой объём производства новой техники в расчетном году.
Определение годового экономического эффекта основывается на
сопоставлении приведенных затрат по базовой и новой технике. Приведённые затраты представляют собой сумму:
где: З – приведённые затраты единицы продукции руб.;
К – удельные капитальные вложения;
ЕН- нормативный коэффициент эффективности капитальных
Себестоимость прибора рассчитывается с учетом всех основных
статей затрат. Весь расчет себестоимости изготовления прибора ведётся в следующем порядке:
Определение стоимости основных материалов рассчитывается по формуле:
Рm= Gm * Цm – Gо * Цо
где: Рm – затраты на сырье и материалы руб.;
Gm Gо – соответственно черновая масса детали и реализованных отходов на одно изделие кг.;
Цm Цо – соответственно оптовая цена единицы материала и цена реализуемых отходов руб.
Здесь планируются и учитываются затраты на сырьё и материалы
которые образуют основу изготавливаемой продукции или являются необходимыми компонентами при её изготовлении.
Расчет стоимости основных материалов на изготовление проектируемого блока расширения представлен в таблице 4.1.1
Наименование сырья материалов
Пленка фототехническая
Итого (за вычетом возвратных отходов):
РМ.ПР.= 171475 (руб.)
1.2 Расчет стоимости покупных изделий
При расчете стоимости покупных изделий берутся цены расценки и нормы расхода времени используемые на ФГУП ВНИИ "Сигнал".
Расчет стоимости покупных изделий и полуфабрикатов на изготовление проектируемого блока расширения представлен в таблице 4.1.2
Наименование покупных изделий
Конденсаторы К53-18 ОЖО.464.163ТУ
Конденсаторы К10-17а ОЖО.460.170ТУ
К53-18-16В-68мкФ+10%
К53-18-20В-22мкФ+10%
К53-18-16В-10мкФ+10%
К53-4А-16В-33мкФ+20%
К10-17а-Н90-015мкФ-В
К10-17а-Н90-047мкФ-В
К10-17а-П33-39пФ+5-В
К1533АП6 бКО.347.364-32ТУ
К1533АП5 бКО.347.364-32ТУ
К1533ЛП8 бКО.347.141-05ТУ
К1533ЛН1 бКО.347.364-01ТУ
К1533ЛА2 бКО.347.364-01ТУ
Продолжение таблицы 4.1.2
К1533ИД4 бКО.347.364-06ТУ
К1533ИД7 бКО.347.364-29ТУ
К1533ИР22 бКО.347.364-26ТУ
К1533ИР23 бКО.347.364-26ТУ
К1533ИР38 бКО.347.364-23ТУ
К1533ЛИ1 бКО.347.364-01ТУ
К1533ЛИ3 бКО.347.364-01ТУ
К1533ЛЛ1 бКО.347.364-01ТУ
К590КН6 бКО.347.000-06ТУ
К594ПА1 бКО.347.230ТУ
К140УД20А бКО.347.004ТУ
К1113ПВ1 бКО.347.365-01ТУ
К142ЕН1А бКО.347.098ТУ
К248ЛП4 бКО.347.364-01ТУ
Резисторы С2-33Н ОЖО.467.098ТУ
Резисторы СП3-19Б ОЖО.468.134ТУ
СП3-19Б-05-33кОм+10%
СП3-19Б-05-47кОм+10%
С2-33Н-0125-300Ом+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-1кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-15кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-18кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-2кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-24кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-47кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-33кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-82кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-20кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-100кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-510кОм+10% А-Д-В
С2-33Н-0125-680кОм+10% А-Д-В
Диоды др3.362.029ТУ4
Транзисторы И93.456.001ТУ
Транзисторная матрица 2ТС622А
Стабилитрон Д818И СМ3.362.025
Оптопара транзисторная 3ОТ131А
Вставка плавкая БП2Б-1В 025А
Розетка D-SUB DHR-62F
Источник питания постоянного тока
Б5-47 ЕЭ3.233.220-01
Затраты на покупные и комплектующие составят:
РП. ПР. = 1838118 руб.
1.3 Определение величины транспортно – заготовительных расходов.
Размер транспортно – заготовительных расходов на материалы принимается равным 5 % от стоимости материалов.
РТЗ ПР.=( 171475+1838118)*005=100479 (руб).
1.4 Расчет заработной платы производственных рабочих
)Расчет заработной платы складывается из заработной платы по
расценкам и премии в размере 40% от заработной платы по расценкам.
Основная заработная плата:
Зо – основная заработная плата;
Зпр – прямая заработная плата;
Q – количество наименований технологических операций при
изготовлении изделия;
Нпр – норматив премии % [40%].
Расчет основной заработной платы представлен в таблице 4.1.3
Проектируемый вариант
Тогда основная заработная плата будет:
ЗО ПР.=1152592 *14=1613629 (руб).
)Дополнительная заработная плата – 15% к основной заработной плате.
где Нд – норматив дополнительной заработной платы % [15%]
ЗД. ПР=015*1613629=242044 (руб).
) Отчисление на социальное страхование – 34% к сумме основной и дополнительной заработной платы.
где Нсс норматив отчислений на социальное страхование % [34%]
ЗСС.ПР. =034*(1613629 + 242044)= 630929 (руб).
1.5 Расчет себестоимости изготовления блока расширения
) Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования – 212% к заработной плате по расценкам.
К расходам на эксплуатацию оборудования относятся затраты на
содержание амортизацию и текущий ремонт производственного подъёмного – транспортного оборудования цехового транспорта и других рабочих мест а также амортизация износ и затраты на восстановление инструментов и приспособлений.
Расходы на СЭО определяются как 212% тарифной зарплаты:
РСЭО. ПР.=212100*1613629 =3420893 (руб.)
) Цеховые расходы 102% к заработной плате по расценкам.
К цеховым расходам относятся:
-зарплата аппарата управления цехов;
-амортизация и затраты на содержание и текущий ремонт зданий
сооружений и инвентаря общецехового назначения;
- затраты на опыты исследования рационализацию и изобретательство;
- затраты на мероприятия по охране труда и др. расходы цехов.
Цеховые расходы определяются как 102% тарифной зарплаты:
РЦ. ПР.= 1645901 (руб.)
) Общезаводские расходы 145% к заработной плате по расценкам.
К общезаводским расходам относятся:
- затраты связанные с управлением;
- зарплата персонала заводоуправления с отчислениями на социальное страхование;
- расходы на охрану предприятия;
- расходы на командировки и т.п.
Общезаводские расходы рассчитываются как 145% тарифной зарплаты:
РО.З. ПР.=2339762 (руб.)
) Производственная себестоимость складывается из суммы всех
СПР.=РМ.+РП+ РТЗ+ ЗО+ ЗД+ЗСС+ РСЭО+ РЦ+ РО.З
СПР.ПР.= 12003230 (руб.)
) Внепроизводственные расходы – 0.2% от производственной
К внепроизводственным расходам относятся:
- стоимость тары и расходов по упаковке продукции на складах;
- расходы по доставки продукции на станцию отправление погрузка;
- прочие расходы связанные со сбытом.
Внепроизводственные расходы рассчитываются как 0.2% от
производственной себестоимости:
РВ.П.=СП.Р. * 0.2100
РВ.П.ПР. = 24006 (руб.)
) Полная себестоимость складывается из вышеприведённых статей затрат:
СПОЛН.ПР. = 12027236 (руб.)
) Определение прибыли
Прибыль составляет 25% от полной себестоимости:
П=025*12027236 =3006809 руб.
)Определение оптовой цены
Оптовая цена рассчитывается как сумма себестоимости и планируемой прибыли:
ЦО=12027236 +3006809=15034045 руб.
Сводная калькуляция проектируемого варианта представлена в таблице 4.1.4.
Сводная калькуляция
Затраты на материалы
Покупные комплектующие изделия
Транспортно-заготовительные расходы
Основная заработная плата
Дополнительная заработная плата
Отчисления на соц.страхование
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общезаводские расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Итого: Полная себестоимость
Таким образом себестоимость изготовления блока обмена автоматизированной системы контроля составит 120272 рубля а оптовая цена одного образца – 150340 рублей.
Максимальную долю в себестоимости составляют расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 2844%далее идут общезаводские расходы 1945%доля покупных комплектующих изделий составляет 1528%.

ПЛАКАТ.doc

Калькуляция себестоимости изготовления
Покупные и комплектующие изделия
Транспортно-заготовительные расходы
Основная заработная плата
производственных рабочих
Дополнительная заработная плата
Отчисления на социальное страхование
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общезаводские расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Полная себестоимость

ЛИТЕРАТУРА.doc

Список использованной литературы
Бесекерский В.А. Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.-3-е изд.исправленное.-М.: Наука 1975.-768 с. ил.
Волков Н.И. Миловзоров В.П. Электромашинные устройства
автоматики: Учеб. Для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика».-М.: Высш. шк. 1986.-335с. ил.
Герман-Галкин С.Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. –Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие 1986.-248 с. ил.
ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.
Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. Пер. с польского.-М.: Машиностроение 1974.-328 с.
Динамический синтез систем автоматического регулирования В.А. Бесекерский изд-во «Наука». Гл. ред. Физ.-мат.М.: 1970.-576 с.
Каган Б.М. Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики.-М.: Энергоатомиздат 1987.-304 с.
Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. Пособие для вузов.-М.: Радио и связь 1988.-368с.: ил.
Козлов Б.А. Ушаков И.А. Справочник по расчёту надёжности аппаратуры радиоэлектроники и автоматки.-М.: Сов. радио 1975.-471 с.
Кочергин В.В. Следящие системы с двигателем постоянного тока.
-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие 1988. –168 с. ил.
Микропроцессорная система автоматического управления В.А. Бесекерский Н.Б. Ефимов С.И. Зиатдинов и др.; Под общ. ред. В.А. Бесекерского.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие 1988. –365 с.
Микропроцессорные БИС и микро-ЭВМ: Построение и применение А.А. Васенков Н.М. Воробьев В.Л. Дшхунян и др.; Под ред. А.А. Васенкова. – М.: Сов. Радио 1980 280 с. ил. – (Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на интегральных микросхемах).
Митрейкин И.А. Озерский А.И. Конструирование аппаратуры автоматики и телемеханики.-М.: Машиностроение 1975.-272 с.
Ненашев А.П. Конструирование РЭС: Учебник для радиотехнических спец. вузов. М.: Высшая школа 1990.- 432 с.
ОСТ 4.271.010.-86. Приборы электронные измерительные. Надежность. Расчет показателей.
Практическое пособие по учебному конструированию РЭА В.Т.Белинский В.П.Гондол А.Б.Грозин и др.; Под ред. К.Б.Круковского-Синевича Ю.Л.Мазора.- К: Вища школа 1992. – 494с.; ил.
Системы автоматического управления с переменной структурой Емельянов С.В. – Издательство «Наука» Глав. Ред. физ.-мат.1967.-336 с.
Следящие приводы: в зт. Под ред. Б.К. Чемоданова. Т.2: Электрические следящие приводы Е.С. Блейз В.Н. Бродовский В.А. Введенский и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 2003.-880 с.: ил.
Смирнова В.И. Петров Ю.А. Разинцев В.И. Основы проектирования и расче та следящих систем. М.: Машиностроение 1983 –295с.
Сотсков Б.С. Основы теории и расчёта надёжности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. - М.:Высш. шк. 1970.-271 с.
Справочник техника-конструктора Я.А. Самохвалов М.Я. Левицкий В.Д. Григораш и др. 3-е изд. перераб. и доп. К.: Техника.- 592 с.
Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. -М.: Энергоатомиздат 1990.-224 с.
Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ.-М.: Мир 1988.-392 с.
Фролов Г.И. Гембицкий Р.А. Микропроцессоры. Автоматизированные системы контроля объектов: Учеб. Пособие для втузов Под ред Л.Н. Преснухина. -М.: Высш. шк. 1984.-87 с.
Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управлени я. Справочник. 1987.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник С.В. Якубовский Л.Н. Ниссельсон В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. –М.: Радио и связь 1989. –496 с. ил.
Яншин А.А. Теоретические основы конструирования технологии и надежности ЭВА: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь 1983.- 312с.

ЛИТЕРАТУРА1.doc

Список использованной литературы
Бесекерский В.А. Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.-3-е изд.исправленное.-М.: Наука 1975.-768 с. ил.
Волков Н.И. Миловзоров В.П. Электромашинные устройства
автоматики: Учеб. Для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика».-М.: Высш. шк. 1986.-335с. ил.
Герман-Галкин С.Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. –Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие 1986.-248 с. ил.
ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.
Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. Пер. с польского.-М.: Машиностроение 1974.-328 с.
Динамический синтез систем автоматического регулирования В.А. Бесекерский изд-во «Наука». Гл. ред. Физ.-мат.М.: 1970.-576 с.
Каган Б.М. Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики.-М.: Энергоатомиздат 1987.-304 с.
Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. Пособие для вузов.-М.: Радио и связь 1988.-368с.: ил.
Козлов Б.А. Ушаков И.А. Справочник по расчёту надёжности аппаратуры радиоэлектроники и автоматки.-М.: Сов. радио 1975.-471 с.
Кочергин В.В. Следящие системы с двигателем постоянного тока.
-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие 1988. –168 с. ил.
Микропроцессорная система автоматического управления В.А. Бесекерский Н.Б. Ефимов С.И. Зиатдинов и др.; Под общ. ред. В.А. Бесекерского.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие 1988. –365 с.
Микропроцессорные БИС и микро-ЭВМ: Построение и применение А.А. Васенков Н.М. Воробьев В.Л. Дшхунян и др.; Под ред. А.А. Васенкова. – М.: Сов. Радио 1980 280 с. ил. – (Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на интегральных микросхемах).
Митрейкин И.А. Озерский А.И. Конструирование аппаратуры автоматики и телемеханики.-М.: Машиностроение 1975.-272 с.
Ненашев А.П. Конструирование РЭС: Учебник для радиотехнических спец. вузов. М.: Высшая школа 1990.- 432 с.
ОСТ 4.271.010.-86. Приборы электронные измерительные. Надежность. Расчет показателей.
Практическое пособие по учебному конструированию РЭА В.Т.Белинский В.П.Гондол А.Б.Грозин и др.; Под ред. К.Б.Круковского-Синевича Ю.Л.Мазора.- К: Вища школа 1992. – 494с.; ил.
Системы автоматического управления с переменной структурой Емельянов С.В. – Издательство «Наука» Глав. Ред. физ.-мат.1967.-336 с.
Следящие приводы: в зт. Под ред. Б.К. Чемоданова. Т.2: Электрические следящие приводы Е.С. Блейз В.Н. Бродовский В.А. Введенский и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 2003.-880 с.: ил.
Смирнова В.И. Петров Ю.А. Разинцев В.И. Основы проектирования и расче та следящих систем. М.: Машиностроение 1983 –295с.
Сотсков Б.С. Основы теории и расчёта надёжности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. - М.:Высш. шк. 1970.-271 с.
Справочник техника-конструктора Я.А. Самохвалов М.Я. Левицкий В.Д. Григораш и др. 3-е изд. перераб. и доп. К.: Техника.- 592 с.
Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. -М.: Энергоатомиздат 1990.-224 с.
Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ.-М.: Мир 1988.-392 с.
Фролов Г.И. Гембицкий Р.А. Микропроцессоры. Автоматизированные системы контроля объектов: Учеб. Пособие для втузов Под ред Л.Н. Преснухина. -М.: Высш. шк. 1984.-87 с.
Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управлени я. Справочник. 1987.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник С.В. Якубовский Л.Н. Ниссельсон В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. –М.: Радио и связь 1989. –496 с. ил.
Яншин А.А. Теоретические основы конструирования технологии и надежности ЭВА: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь 1983.- 312с.

Анотация.doc

В дипломном проекте в соответствии с заданием разработана автоматизированная система контроля блока обмена системы наведения на базе персональной ЭВМ проведены расчет привода надежности и себестоимости изготовления блока расширения приведены электрические принципиальные схемы модулей сопряжения и методы их настройки и контроля конструкторская разработка блока расширения.
Разработаны мероприятия по охране труда.
Рассмотрены вопросы гражданской обороны.
В дипломном проекте проведен расчет силового следящего привода горизонтального наведения нагрузкой которого является вращающаяся часть (ВЧ) с характеристиками заданными в техническом задании. Основными элементами системы являются ПЭВМ блок обмена электродвигатель постоянного тока ЭДМ-46В с усилителем мощности охваченный местной обратной связью по скорости и главной обратной связью по положению.
In an academic year project calculation of a power watching drive of horizontal prompting which load is a rotating part with the characteristics set in the technical project is lead.
Basic elements of system are Computer the block of an exchange the electric motor of direct current ADM-46V with the amplifier of the capacity captured by a local feedback on speed and chapters-th a feedback by position.

01.Задание.doc

Федеральное агенство РФ по образованию
Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева
Зав. Кафедрой «Прибростроение»
СТУДЕНТУ Сафроновой Ирине Александровне
Тема проекта «Автоматизированная система контроля блока обмена системы наведения» утверждена приказом по академии
Срок сдачи студентом законченного проекта
Исходные данные к проекту изложены в техническом задании на разработку
Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих к разработке вопросов)
Патентное исследование;
Конструкторская часть;
1Описание функциональной схемы РТС;
2 Энергетический расчёт и выбор силовой части ССП ГН;
3 Разработка алгоритмов управления и контроля;
4 Разработка автоматизированной системы контроля ССП ГН;
5 Разработка конструкции блока расширения;
6 Расчет показателей надежности;
Технологическая часть;
Организационная и экономическая часть;
Охрана труда и техника безопасности;
Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)
Функциональная схема ;
Автоматизированная система контроля. Схема структурная;
Автоматизированная система контроля. Схема электрическая общая;
Алгоритм процесса настройки и контроля реализуемый АСК
Модуль ЦАПАЦП. Схема электрическая принципиальная;
Модуль дискретного ввода-вывода. Схема электрическая принципиальная;
Плата ЦАПАЦП. Сборочный чертеж;
Блок расширения. Общий вид;
Автоматизированный стенд настойки модуля ЦАПАЦП;
Алгоритм настройки и контроля модуля ЦАПАЦП;
Экономическая часть.
Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта)
Организационная и экономическая часть
Технологическая часть
Патентные исследования
Задание принял к исполнению

Титульник на ДП.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени В.А. Дегтярева
ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА:
Допустить дипломный проект к защите в
Государственной экзаменационной комиссии

П А Т Е Н Т Ы .doc

1 Патентные исследования
о патентных исследованиях по дипломному проекту
«Автоматизированная система контроля блока обмена системы наведения»
Задача патентных исследований –исследования технического уровня.
Цель поиска информации: Устройства и способы контроля диагностики
наладки электропривода с целью улучшения временных параметров.
Задание на проведение патентного поиска
Студент Сафронова И.А.
Название предмета поиска подлежащего патентной проработке:
«Устройства и способы контроля диагностики и наладки электропривода»
Страны и глубина поиска: РФ Великобритания США Франция
Германия Япония с 2006 по 2011 г.
Подпись руководителя проекта Симаков.Ю. Л.
Подпись консультанта Тараскина Н.Н.
Подпись студента Сафронова И.А.
Результаты проведения патентно-информационных исследований
1 Результаты проведения патентных исследований
которым проводился поиск
просмотренных материалов
(изобретения модели).
Библиографические данные достаточные для их нахождения
Автоматизированная контрольно-поверочная аппаратура. Патент № 2406225 2008г.
Автоматизированная система диагностирования.Патент № 2365966 2007г.
Переносный диагностический комплекс. Патент № 2340926 2007г.
Автономный измерительно-вычислительный комплекс для контроля предупреждения нештатных ситуаций объекта.Патент № 23182352007г.
Продолжение таблицы 1
Система контроля параметров многофункциональных систем. Патент № 22678042006г.
Аналогов не обнаружено
Автоматическая контролирующая система. Патент №7058666 2006г.
Аналогов не обнаружено.
рефераты заявок на изобретения на английском языке
2 Результаты проведения исследований по информационным источникам
2.1 Доманов А.В. Компьютерные технологии в электроприводе. – Ульяновск: УлГТУ 2006. – 112 с.
2.2 Савельев В.А. Наладка идиагностика автоматизированного электропривода—Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого 2010— 136с.
2.3 Малев Н.А. Погодицкий О.В. Андреев Н.К.Контроль качества функционирования электроприводов с цифро-аналоговым управлением.
Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2006. № 1-2. С. 60-64.
2.4 Рашитов А.Р. Лозовский В.В. Семергей С.В.
Оценка технического состояния электроприводов электроприводов по характеристикам токопотребления.
Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2009. Т. 91. № 2. С. 178-180.
Сравнительный анализ
Известна « Автоматизированная контрольно-поверочная аппаратура» (патент № 2406225).Данное изобретение относится к области автоматизированной контрольно-проверочной аппаратуры и может использоваться как аппаратура проверки работоспособности многоканальных систем связи и устройств управления. Аппаратура содержит ПЭВМ коммутатор каналов соединенный с блоками контроля предназначенными для подключения объекта контроля а каждый блок контроля состоит из блока управления многоканального блока сравнения виртуального эталона коммутатора нагрузок управляемой нагрузки управляемого источника питания выходных цепей формирователя выходных сигналов коммутатора. Достоинством технического решения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности изменения уровня входного питающего напряжения на каждом канале и осуществления контроля при номинальной и максимальной нагрузке и повышение достоверности результатов контроля. Недостаток системы повышенная сложность и как следствие недостаточный уровень надежности.
Известна «Автоматизированная система диагностирования» (патент № 2365966).Изобретение относится к средствам автоматизированного контроля и диагностирования средств связи. Он достигается тем что автоматизированная система диагностирования дополнительно содержит блок хранения информации и блок расчета технического ресурса при этом эти блоки реализованы в виде системы цифровой обработки сигналов на основе микропроцессора с алгоритмом реализующим задания значений принимаемого бита последовательности измеренных параметров сигналов отклика из D0 D1 (n=1) где D0 D1 - сигналы двунаправленной шины данных микропроцессора при этом значения принимаемого бита записываются в регистры блока хранения информации далее производится ввод исходных данных из управляющего компьютера по шине данных: n - текущего значения бита последовательности а - параметра определяющего режим работы системы Rj - ресурса составных частей изделия N - количества составных частей изделия Ти - время использования за период применения средства связи То - время ожидания использования средства связи на следующем шаге производится расчет средних значений на следующем шаге производится расчет коэффициента использования ресурса Ки коэффициента технического ресурса Rт средств связи проводится сравнение рассчитанного Rт с эталонным значением Rт эт при совпадении осуществляется выбор нужного значения Rт далее производится считывание значений Rт через выходы D0 D1 системы цифровой обработки сигналов на управляющий компьютер.Достоинством является расширение функциональных возможностей системы. Недостаток системы повышенная сложность и как следствие недостаточный уровень надежности.
Известен «Автономный измерительно-вычислительный комплекс для контроля предупреждения нештатных ситуаций объекта» (патент № 2318235 ). Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля состояния различных объектов. Устройство содержит набор датчиков преобразователи фильтры усилители аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) оперативную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) запоминающее устройство (ПЗУ) таймер интерфейс источник питания и блок регистрации. Достоинство универсальность и расширенные функциональные возможности. Недостатки : значительные массово-габаритные размеры комплекса.
Известна «Система контроля параметров многофункциональных систем»( патент № 2267804). Изобретение относится к системам контроля и может быть использовано для контроля многофункциональных электронных систем разного назначения. Достоинство системы- расширении функциональных возможностей и области применения системы контроля в обеспечении проверки работоспособности многофункциональных объектов контроля в обеспечение самоконтроля всех элементов системы контроля что обеспечивает высокую достоверность результатов. Недостатки : значительные массово-габаритные размеры системы.
Известна «Автоматическая контролирующая система»(патент США №7058666)
Система создана чтобы автоматически контролировать рабочие места в простых или сложных сетевых окружающих средах. Достоинства: система контролирует работоспособность рабочих мест системы в том числе и
риски повреждения программного обеспечения. Уменьшено количество ручного вмешательства на устранения неполадок.Недостаток:система не является полностью автоматизированной.
В информационном источнике [2.2.1] приведены описания современных пакетов программ используемых при проектировании и эксплуатации систем электропривода. В информационном источнике [2.2.2] даются простые примеры реализации наладки и контроля электропривода. В основном для получения навыка студентами в учебном процессе.
В информационном источнике [2.2.3] Составлена цифровая модель инверсного идентификатора электропривода работающего в условиях влияния дестабилизирующих факторов. Разработан алгоритм мониторинга функционирования электропривода с целью поддержания требуемого качества работы. Недостаток данной работы – не проверен алгоритм работы на практике.
В информационном источнике [2.2.3] предложен подход к определению технического состояния электроприводов по характеристикам его токопотребления.
Достоинство предлагаемого способа диагностирования в уменьшении количества датчиков и упрощении структурной схемы для диагностирования.
Недостаток-не приведена и не подтверждена практическая реализуемость предложенного способа.
Лучшим признано решение реализованное в « Переносном диагностическом комплексе». (патент № 2340926). Изобретение предназначено для диагностики цифровых радиоэлектронных и электромеханических изделий военной техники. Комплекс содержит цифровой блок диагностики выполненный в форме планшетного компьютера с интерактивным дисплеем коммутатор и набор съемных модулей с аналого-цифровыми преобразователями. Каждый съемный модуль адаптирован к конкретному объекту диагностики и снабжен соответствующими штекерами для подключения к гнездам указанного объекта. Достоинство комплекса достаточный уровень надежности и широкие функциональные возможности. Наличие новых связей в коммутаторе позволяет контролировать аналоговые сигналы на входе объекта контроля непосредственно во время контроля аналоговых сигналов. Описанный переносной диагностический комплекс может быть взят за прототип разрабатываемой автоматизированной системы контроля блока обмена системы наведения с учетом требований ТЗ и с учетом доработки блока обмена и передачи ему функции коммутатора.

ОТ .doc

Вредные факторы влияющие на человека при для проведения периодических и приемо-сдаточных испытаний блока обмена
системы стабилизации пусковой установки
Опасные факторы возникающие при проведения периодических и приемо-сдаточных испытаний блока обмена системы стабилизации пусковой установки:
опасность поражения операторов электрическим током;
операторы выполняющие работу на ЭВМ подвергаются воздействию вредных и опасных факторов производственной среды:
электромагнитных полей (радиочастот)
статическому электричеству
недостаточной освещенности
психоэмоциональному напряжению.
Воздействие опасных факторов на человека.
1. Воздействие электрического тока на человека становиться опасным при значении выше допустимого напряжения прикосновения Uпр. и тока Iпр. проходящего через человека при нормальном режиме работы электроустановки (табл. 1).
Настоящие нормы установлены исходя из реакции ощущения и соответствуют продолжительности воздействия тока на человека не более 10 минут в сутки.
Для лиц выполняющих работу в условиях высокой температуры (выше 25 °С) и влажности (относительная влажность более 75%) приведенные нормы должны быть уменьшены в 3 раза.
Допустимые напряжения прикосновения и тока проходящего через человека при нормальном режиме работы электроустановки.
Наибольшее допустимое значение
Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов в том числе от электрического сопротивления тела человека и его индивидуальных свойств. Кожа человека обладает большим сопротивлением которое в основном и определяет общее сопротивление тела человека. При сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется в пределах от 2 кОм до 2 МОм. При увлажнении и загрязнении кожи а также при повреждении кожного покрова величина сопротивления тела оказывается наименьшим – 300-500 Ом. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.
В проектируемом приводе присутствуют следующие рабочие напряжения постоянного тока: +5В ±15В ±27В; переменного тока: 27В 400Гц 36В 400 Гц 220 В 400 ГЦ.
Почти все перечисленные напряжения при определенных условиях являются опасными для жизни.
При аварийном режиме работы электроустановки наиболее опасным является напряжение 220В 400Гц. Согласно этим данным воздействие Uпр. =220В и Iпр. = 8 мА не допускается.
При работе на электрических установках экспериментальной аппаратуре при монтаже и испытании электрических схем запрещается прикосновение к токоведущим частям установок высокого напряжения так как это может привести к поражению током.
2. В проектируемом приводе возможно получение травмы оператором в результате соприкосновения с движущимися частями двигателя и механического редуктора. Эти механизмы должны иметь степень защиты не ниже 2. Эта степени предусматривает защиту от проникновения внутрь оболочки механизмов пальцев человека или предметов длиной не более 80 мм и твердых тел размером свыше 12 мм. Оболочка этих механизмов не допускает проникновения твердых тел правильной и неправильной формы размером более 12 мм в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
3. Последствия от ошибочного или случайного включения привода в момент когда один из операторов находится снаружи машины или в зоне обметания ствола могут быть очень тяжелыми. Угловая скорость переброса объекта регулирования достигает 20 °с момент инерции объекта 55кГс*м. Для предупреждения травм человека предусматривается ряд конструктивных требований к приводу а также организационные мероприятия призванные воспрепятствовать попаданию человека в опасную зону.
Напряжение питания подводится к блоку обмена через автоматизированную систему контроля. Автоматизированная система контроля подключается к сети 220В 50Гц.
В процессе проведения испытаний оператор соприкасается с изолированными частями системы такими как кнопки тумблеры и т.д. что в принципе не может привести к поражению током. При установке подключении и снятии блока обмена оператор контактирует с металлоконструкциями которые в случаи пробоя могут оказаться под напряжением.
При прохождении через человеческий организм электрический ток производит термическое электрическое и биологическое действие.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела нагреве кровеносных сосудов нервов и т.п.
Электрическое действие выражается в разложении крови и других
органических жидкостей вызывающих значительное нарушение их
физико-химического состава.
Биологическое действие является особым специфическим процессом свойственным лишь живой ткани. Оно выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц в том числе мышц сердца и легких.
В результате могут возникнуть различные нарушения в организме.
Все это многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.
Электрические травмы – это четко выраженные местные повреждения тканей организма (электрические ожоги металлизация кожи ).
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящих через них током сопровождающиеся судорожными сокращениями мышц.
Исход воздействия электрическим током зависит от ряда факторов в том числе от электрического сопротивления человека величины и длительности протекания через него тока рода и частоты тока.
Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Сопротивление внутренних тканей незначительно и составляет 300-500 Ом.
При сухой и чистой неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется в пределах от 2 тысяч до 2 миллионов Ом. При увлажнении и загрязнении кожи а также при повреждении кожи в местах контакта
сопротивление тела оказывается наименьшим – 300-500 Ом. При расчетах с
противления тела человека принимается равным 1000 Ом.
Величина тока протекающего через тело человека является главным фактором от которого зависит исход поражения электрическим током: чем больше ток тем опаснее его действие. Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты 50 Гц относительно малого значения: 06-15 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током.
Ток 10-15 мА вызывает сильные весьма болезненные судороги мышц рук которые человек преодолеть весьма не в состоянии. Такой ток называется пороговым не отпускающим.
При 20-50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания при длительном воздействии этого тока.
При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние и на мышцы сердца вызывая его остановку или фибриляцию.
Длительное протекание тока через тело человека влияет на исход
поражения вследствие того что со временем резко возрастает ток за счет уменьшения сопротивления тела и накапливается отрицательные последствия воздействия тока на организм.
Род и частота тока определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 20 до 1000 Гц.
При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до
-7 мА а пороговый не отпускающий ток – до 50-70 мА. Токи частотой
более 500 кГц не оказывают раздражающего воздействия на ткани. Однако они опасны по условиям термических ожогов.
Обслуживание электроустановок поручается лицам прошедшим
медицинский осмотр и специальное обучение.
Все мероприятия по защите людей от поражения электрическим
током выполняются в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПЭУ) «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Межотраслевыми правилами по охране труда(правила
безопасности ) при эксплуатации электроустановок » (ПОТРМ-016-2001).
Согласно правилам все электроустановки делятся на два класса: с
напряжением до 1000 В и с напряжением выше 1000 В. В зависимости от классак которому относится проектируемая установка разрабатываются
соответствующие защитные мероприятия.
Для электробезопасности необходима защита от поражения электрическим током при прикосновении к частям электроустановок находящимся под напряжением и не находящимся но опасным в случае пробоя изоляции.
В общем случае защита от прикосновения к частям электроустановки находящимся под напряжением сводится к их надежной изоляции применению защитных кожухов и ограждений помещению токоведущих частей в недоступные для прикосновения места защитной блокировки сигнализации опасности.
Защита от поражения при прикосновении к частям электроустановок которые в случае пробоя изоляции оказываются под напряжением обычно достигается защитным заземлением занулением и автоматическим отключением.
Защитное заземление – преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования не находящихся под напряжением в обычных условиях но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции стенда.
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования то есть при «замыкании на корпус».
Указание мер безопасности при работе с автоматизированной системой контроля.
Работу с системой могут производить лица прошедшие инструктаж по технике безопасности.
Все присоединения приводов к устройству производить только при выключенном источнике питания.
Устройство должно быть надежно заземлено путем подключения «земляного» провода к заземляющей клемме устройства.
Ремонт системы производить при отключенных источниках питания.
Кроме организационных мероприятий предполагается ряд конструктивных мер по обеспечению безопасной эксплуатации системы.
С применением ЭВМ предъявляются новые подчас повышенные требования к организму человека. Инженеры выполняющие работу на ЭВМ подвергаются воздействию вредных и опасных факторов производственной среды: электромагнитных полей (радиочастот) статическому электричеству недостаточно удовлетворительным метеорологическим условиям недостаточной освещенности и психоэмоциональному напряжению. При длительной работе на экране дисплеев у операторов отмечается выраженное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворительность работой головные боли раздражительность в пояснице в области шеи болезненные ощущения в глазах.
Труд операторов ЭВМ должен относится к I-II классу по гигиеническим условиям труда его тяжесть не должна превышать оптимальных а
напряженность – допустимых величин.
Требования к вентиляции отоплению и кондиционированию воздуха должны быть выполнены в соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление. Вентиляция и кондиционирование воздуха». Так как объем помещений конструкторских бюро обычно превышает 20м3 на одного работающего то обычно предусматривается естественная вентиляция и установка кондиционеров для создания ниже приведенных параметров микроклимата соответствующих требованиям СН 4088-86 «Микроклимат производственных помещений»:
-в холодный период года температура воздуха скорость его движения и относительная влажность воздуха должна соответственно составлять:
-24С 01 мс 60-40% температура воздуха может колебаться в пределах от 21до 25С при сохранении относительных параметров микроклимата
в указанных выше пределах;
-в теплые периоды года температура воздуха скорость его движения и относительная влажность должны соответственно составлять 23-25С при сохранении остальных параметров микроклимата в указанных выше пределах.
Требования к защите от статического электричества.
В условиях визуального отображения (дисплеях) генерируют
несколько типов излучений в том числе рентгеновское радиочастотное
видимое и ультрофиолетовое. Однако уровни излучений достаточно низки и не превышают действующих норм.
Но при длительной работе с компьютером выше указанные излучения могут неблагоприятно влиять на здоровья и работоспособность. С целью снижения действия излучения применяют оптические фильтры устанавливаемые непосредственно на мониторы. При наличии заземления фильтры на 98% снижают действие радиочастотного излучения и полностью устраняют эффект накопления статического электричества кроме того они обладают антибликовым эффектом.
Требования к пространственной компановке рабочего места.
Рабочее место для выполнения работ в положении сидя должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032-78 (2001) ГОСТ 22269-76 ГОСТ 21829-76 и требованиям технической эстетики. Рабочий стол должен регулироваться по высоте в пределах 680-760 мм; при отсутствии такой возможности его высота должна соответствовать 720 мм.
Оптимальные размеры рабочей поверхности столешницы:
00х900мм. Под столешницей рабочего стола должно быть свободное
пространство для ног с размерами по высоте не менее 600 мм по ширине 500 мм по глубине 650 мм. На поверхности рабочего стола для документов необходимо предусматривать размещение специальной подставки расстояние которой от глаз должно быть аналогичным расстоянию от глаз до
клавиатуры что позволяет снизить зрительное утомление. Рабочий стул (кресло) должен быть снабжен подъемно - транспортируемым устройством обеспечивающим регулирование высоты сидения и спинки его конструкция также должна предусматривать изменение угла наклона спинки. Высота
поверхности сидения должна регулироваться в пределах 400-500 мм.
Ширина сидения должна составлять не менее 400 мм глубина не менее 380 мм. Высота опорной поверхности спинки должна быть не менее 300 мм.
Радиус ее кривизны в горизонтальной плоскости – 400 мм. Угол наклона спинки должен изменяться в пределах 90-100 к плоскости сидения.
Требования к освещению рабочего места.
Освещение в помещениях где находится ЭВМ должно быть смешанным (естественным и искусственным). Естественное освещение в помещениях должно осуществляться в виде бокового освещения. Величина коэффициента естественной освещенности должна соответствовать нормативным уровням по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».
Ориентация светопроемов для помещений с ЭВМ должна быть северной. Искусственное освещение следует осуществлять в виде комбинированных систем освещения с использованием люминисцентных источников
света в светильниках общего освещения. Светильники общего освещения следует располагать над рабочими поверхностями в равномерно прямоугольном порядке. Уровни искусственной освещенности на рабочих на рабочих местах в помещениях должны соответствовать нормативным величинам по СНиП 23-05-95. Величина освещенности при искусственном освещении люминисцентными лампами должна быть в горизонтальной плоскости не ниже 300лк – для системы общего освещения и не ниже 750 лк – для системы комбинированного освещения. С учетом зрительной работы высокой точности величина освещенности для систем комбинированного освещения может быть увеличена до 1000 лк.
В целях профилактики переутомления и перенапряжения при работе с ЭВМ необходимо выполнять во время регламентированных перерывов комплексы упражнений в соответствии со СНиП 4559-88.
Таким образом выполнение выше перечисленных требований позволяет избежать изменений функционального состояния центральной нервной системы напряжения мышц ухудшения зрения общего утомления и как следствие повысить работоспособность инженеров выполняющих работу на ЭВМ.

Алгоритм настройки.dwg

Плата дискретного ввода-вывода
Сетевой фильтр Surge Arest E-10
Жгуты технологические
Алгоритм настройки и контроля
Формирование сообщения:
Модуль ЦАПАЦП настроен
Модуль ЦАПАЦП исправен
настройки и контроля

ТЧ.doc

3.Технологическая часть
Контроль и настройка модуля ЦАПАЦП
Инструкция по контролю и настройке модуля ЦАПАЦП устанавливает порядок проведения настройки и контроля модуля ЦАПАЦП с целью получения параметров в пределах допусков обеспечивающих выполнение
требований технических условий.
Инструкция предназначена для проведения настройки и контроля
модуля ЦАПАЦП при серийном производстве на предприятии-изготовителе.
К выполнению работ по настройке и контролю допускаются лица знающие правила техники безопасности при работе с электрическими
приборами имеющие навыки работы на IBM PC совместимых персональных ЭВМ (ПЭВМ) с ОС «Windows ХT».
1 Перечень параметров по которым производится настройка
и контроль платы АЦПЦАП:
1.1. Настройка модуля ЦАПАЦП производится по сообщению:
«Модуль ЦАПАЦП настроен».
1.2. Контроль модуля ЦАПАЦП производится по сообщениям:
«Модуль ЦАПАЦП исправен»;
«Отказ модуля ЦАПАЦП».
2 Указание мер безопасности:
2.1. При подготовке модуля к настройке и контролю необходимо
выполнить следующие правила:
- ознакомиться с инструкцией по контролю и настройке модуля ЦАПАЦП;
-ознакомиться с инструкциями по эксплуатации средств измерения
указанных в разделе 3.
2.2. По окончании контроля выключить питающие напряжения
отключить измерительные приборы от сети.
3 Вспомогательные технические данные
Перечень средств измерений и испытательного оборудования применяемых при контроле и настройке приведен в таблице 3.1.1
Наименование прибора
Нормативный документ
Вольтметр универсальный
Программа настройки и контроля модуля ЦАПАЦП
CD диск или Flash –устройство памяти.
Примечание – Допускается замена указанных средств измерения на
другие имеющие аналогичные или более высокие метрологические
4 Требования к рабочему месту:
4.1. Настройка и контроль должны проводиться при нормальных
климатических условиях:
-температура окружающей среды от+15 до +35ºС;
-относительная влажность воздуха от 45 до 80%;
-атмосферное давление от 86000 до 106000 Па
(от 645 до 795 мм рт. ст.).
4.2. Помещение для проведения контроля и настройки должно
соответствовать по технологической гигиене инструкции составленной на предприятии-изготовителе с учетом требований к помещениям 2 категории по ГОСТ 3-2384-74 и согласованной с ОТК и военным представительством на предприятии-изготовителе.
4.3. К рабочему месту должно быть подведено напряжение питания переменного тока (220±22) В частотой (50±1)Гц.
4.4. Рабочее место должно быть оборудовано средствами защиты от статического электричества в соответствии с ОСТ 11073.062-84.
5 Подготовка к работе:
5.1. До проведения настройки и контроля необходимо:
- проверить в сопроводительной документации наличие отметки ОТК приемке операций изготовления модуля ЦАПАЦП предшествующих настройке и контролю;
- проверить наличие средств измерения и оборудования указанных в таблице 3.1.1 раздела 3;
- проверить наличие свидетельства о проверке годности средств измерения и вспомогательного оборудования.
5.2. Подготовить к работе модуль ЦАПАЦП:
-на соединителе Х2 соединить перемычками контакты (3-4) (7-8) (11-12);
-на соединители Х3 соединить перемычками контакты (5-6)
-подключить к соединителю Х4 модуля ЦАПАЦП технологическую заглушку (см таблицу 3.5.1).
5.3. Перед проведением настройки установить в среднее положение вал резисторов «R1» «R12» «R13» «R14» «R15».
5.4. Для настройки и контроля модуля ЦАПАЦП собрать электрическую схему соединений модуля ЦАПАЦП с технологической ПЭВМ и блоком расширения шины представленную на листе ДП.2103.08.00 и
рисунке 3.1 установив модуль ЦАПАЦП в любой свободный слот блока расширения шины РСВОХ7.
5.5. На передней панели системного блока и монитора нажать кнопки включения при этом должны загореться индикаторы включения на
системном блоке и мониторе начаться загрузка операционной системы.
5.6. Вставить в дисковод системного блока CD диск.
5.7. Переместить указатель мыши к кнопке «Пуск» на рабочем столе Windows XT и нажатием левой кнопки мыши открыть главное меню.
Переместить указатель мыши к строке «Выполнить » главного меню и щелчком левой кнопки мыши открыть окно «Запуск программы».
5.8. Набрать на клавиатуре «А:Setup» и щелкнуть левой кнопкой
мыши по экранной кнопке «Оk» после чего должна начаться установка
программного обеспечения на жесткий диск ПЭВМ. На экране монитора попеременно начнут появляться индикаторы хода работы и окна отображающие процесс установки. Дождаться окончания установки программного обеспечения о чем будет свидетельствовать исчезновение индикаторов и окон установки программ с рабочего стола Windows XT.
5.9. Включить РСВОХ7 нажатием кнопки на его передней панели при этом должен загореться индикатор включения.
Примечание – Запрещается установка модуля ЦАПАЦП в блок
расширения шины и удаление его при включенном питающем напряжении на РСВОХ7.
6 Методы настройки и контроля модуля ЦАПАЦП
Переместить указатель мыши к кнопке «Пуск» на рабочем столе W затем к строке «Контроль модуля ЦАПАЦП» нажать и
отпустить левую кнопку мыши. На экране монитора откроется диалоговое окно «Режим проверки модуля ЦАПАЦП».
6.1 Настройка модуля ЦАПАЦП
6.1.1. При настройке в окне «Режим проверки модуля ЦАПАЦП»
выбрать режим работы «Настройка» нажать экранную кнопку «Далее».
6.1.2. Убедиться что заглушка установлена в разъем модуля ЦАПАЦП. Нажать кнопку «Далее» для проведения настройки или кнопку «Назад» для возврата к предыдущему окну.
6.1.3. Вращая ось потенциометра «R13» на модуле ЦАПАЦП установить напряжение равным (0±01)В. Значение напряжения контролировать на экране монитора.
После установления напряжения нажать кнопку «Готово» или кнопку «Назад» для возврата к предыдущему окну.
6.1.4. Вращая ось потенциометра «R14» на модуле ЦАПАЦП установить напряжение равным (0±01)В. Значение напряжения контролировать на экране монитора.
6.1.5. Вращая ось потенциометра «R15» на модуле ЦАПАЦП установить напряжение равным (0±01)В. Значение напряжения контролировать на экране монитора.
6.1.6. Вращая ось потенциометра «R1» на модуле ЦАПАЦП установить напряжение равным (10±01)В. Значение напряжения контролировать на вольтметре В7-38.
6.1.7. Вращая ось потенциометра «R12» на модуле ЦАПАЦП установить напряжение равным (10±01)В. Значение напряжения контролировать на экране монитора.
Модуль ЦАПАЦП считается настроенным если после окончания
настройки на экран выводится сообщение:
6.1.8. Для проведения настройки последующих модулей выключить РСВОХ7 нажав кнопку включения на его передней панели заменить
модуль и выполнить действия указанные в пункте 2. Для завершения
работы с программой нажать экранную кнопку «Выход».
6.2 Контроль модуля ЦАПАЦП
6.2.1. При контроле в окне «Режим проверки модуля ЦАПАЦП»
выбрать режим работы «Контроль». Нажать экранную кнопку «Далее».
6.2.2. Убедиться что заглушка установлена в разъем модуля ЦАПАЦП. Нажать кнопку «Далее» для проведения контроля или кнопку «Назад» для возврата к предыдущему окну.
6.2.3. Проводится контроль модуля ЦАПАЦП.
6.2.4. После проведения контроля нажать кнопку «Готово» для
просмотра результатов контроля или кнопку «Назад» для возврата к предыдущему окну.
Модуль ЦАПАЦП считается годным если после окончания контроля на экран выводится сообщение:
«Модуль ЦАПАЦП исправен».
В случае если модуль ЦАПАЦП неисправен после окончания
контроля на экран выводится сообщение:
6.2.5. Для проведения контроля последующих модулей выключить РСВОХ7 нажав кнопку включения на его передней панели заменить
модуль и выполнить действия указанные в пункте 1. Для завершения
После завершения настройки и контроля модуля ЦАПАЦП
выключить ПЭВМ и РСВОХ7 соблюдая следующую последовательность действий:
-нажать кнопку включения на передней панели блока расширения
шины РСВОХ7 индикатор включения при этом должен погаснуть;
-щелкнуть мышью по кнопке «Пуск» на рабочем столе Windows NT
переместить указатель мыши к строке «Завершение работы»
щелчком мыши открыть окно «Завершение работы с W
-щелчком мыши установить переключатель «Выключить
компьютер» нажать экранную кнопку «Да»;
-после появления сообщения в окне «Завершение работы с
компьютером» выключить ПЭВМ нажатием кнопки включения.
Индикатор включения при этом должен погаснуть.
Примечание – соединения выполнить проводом марки МГТФ 012 ТУ-16-505.185-71
Рис.3.1 Схема электрическая соединений модуля ЦАПАЦП с
технологической ПЭВМ и блоком расширения шины

Настройка платы.dwg

Плата дискретного ввода-вывода
Сетевой фильтр Surge Arest E-10
Жгуты технологические
модуля ЦАПАЦП с технологической
ПЭВМ и блоком расширения шины
Схема электрическая соединений
компьютера IBM PCAT PCBOX7
Блок расширения шины персонального
Заглушка технологическая
Вольтметр универсальный
Схема электрическая
с технологической ПЭВМ и блоком расширения шины
Схема соединений модуля ЦАПАЦП
Р1 - Вольтметр универсальный
А2 - Заглушка технологическая
А4 - Блок расширения шины персонального компьютера

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.doc

В дипломном проекте опираясь на функциональное описание и структурную схему блока обмена а также на протокол сопряжения блока обмена с ССП ГН и автоматизированным рабочим местом оператора (АРМО) была разработана автоматизированная система контроля (АСК) блока обмена. Для обеспечения максимальных удобств эксплуатации и обслуживания в АСК был применен модульный принцип включения в состав периферийных устройств. Были разработаны электрические принципиальные схемы модулей сопряжения. Данная АСК позволяет контролировать не только наличие релейных сигналов но и параметры аналоговых сигналов постоянного тока. АСК имитирует сигналы которые присутствуют в реальной системе. Она функционирует согласно прикладному программному обеспечению. Возможен автоматический вывод результатов контроля на печать а также режим пошагового контроля.
Проведен расчет надежности АСК из которого следует что наработка на отказ составляет 4825 ч (по ТЗ – 4000 ч) назначенный срок службы 1864 лет (по ТЗ – 10 лет).
АСК конструктивно выполнена для применения в стационарных лабораторных условиях.
В технологической части был рассмотрен процесс настройки и контроля модуля ЦАПАЦП с помощью прикладного программного обеспечения.
Заключительным этапом дипломного проекта явилось определение полной себестоимости изготовления блока расширения АСК .

СОДЕРЖАНИЕ.doc

Патентные исследования .
Конструкторская часть
1.Описание функциональной схемы .. .
2.Энергетический расчёт и выбор силовой части ССП ГН .
3. Разработка алгоритмов управления и контроля . ..
3.1.Алгоритмы управления .
3.2 Алгоритмы контроля показателей качества реализованных в АСК ..
4.Разработка автоматизированной системы контроля ССП ГН .
4.1. Назначение автоматизированной системы контроля ССП ГН
4.2 Разработка структуры автоматизированной системы контроля блока обмена ССП ГН .
4.3 Выбор элементной базы .
4.4 Разработка электрических принципиальных схем модулей сопряжения
5.Разработка конструкции блока расширения . .
6.Расчет показателей надежности .
6.1 Расчет показателей безотказности ..
6.2 Расчет показателей долговечности .
Технологическая часть
Экономическая часть ..
Список использованной литературы . ..

008.Блок расширения. Общий вид.dwg

004.Алгорит АСК.dwg

настройки и контроля
Выбор закона управления
Выбор параметров входного
Установка времени процесса
Формирование значения кода
управляющего воздействия
Считывание из буфера ввода текущего
значения кода с датчика положения
Вычисление значения ошибки
Передача кода ошибки посредством
последовательного канала обмена
данными ИРПС в блок обмена ССП ГН
вводавывода кода преобразованного
Считывание из буфера модуля аналогового
сигнала с датчика скорости
Номер обработываемого
Отсечка части массива чисел
относящейся к переходному процессу
Номер обрабатываемого
Изменение соответствующего коэффициента
коэффициента К через шину ISA и
Загрузка кода обновленного значения
Настройка коэффициентов
в окне ввода символов ( К
PCBOX в блок обмена ССП ГН
Алгоритм процесса настройки и контроля реализуемый АСК

001.Функциональная схема АСК..dwg

005.Эл. принцип.2.dwg

002.Структурная схема АСК.dwg

Контролируемые параметры:
Диапазон углов наведения -
Максимальная скорость наведения -
Статическая ошибка - 0
ДП 200101.21.002.ФС

КЧ.doc

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Неотъемлемой частью современных машин являются автономные цифровые приводы наведения и стабилизации (ПНС).
В последнее время к ПНС предъявляются все более жесткие требования в отношении ряда выходных характеристик а именно:
-наведение слежение и стабилизация с высокой точностью (ошибка не более (05-68)мрад) по сложным динамическим законам управления с большими скоростями (до 15 радс) и ускорениями (до 2 радс2) при значительных инерционных нагрузках моментах неуравновешенности трения
создающих в ЦПВ предельные динамические изменения регулировочных характеристик;
-поддержание с высокой стабильностью скорости перемещения нагрузки (скорость изменения ошибки не более 45 мрад);
-обеспечение разгона и торможения с заданными номинальными значениями ускорений разгона и торможения;
-введение управляемого торможения в зависимости от скорости подхода к жестким упорам;
-приведение нагрузки в согласованное положение с высокой статической точностью (ошибка не более 10 мрад);
-обеспечение заданных режимов работы в течение длительного времени непрерывной работы при экстремальных условиях окружающей среды (циклические изменения температуры от –50 до +60°С).
Для обеспечения вышеперечисленных показателей качества в состав управляющей части ПНС входит автономная быстродействующая микро-ЭВМ решающая функции управления заданного закона движения и функции оперативного контроля состояния привода и его составных частей.
В цифровом ПНС микропроцессорный блок обмена (БО) осуществляет управле-
ние наведением сопряжение привода с центральной вычислительной
системой (ЦВС) и системой автоматики (СА) техническую диагностику аналоговой части привода (электропривод) и самодиагностику.
Обмен информацией между БО и ЦВС производится по магистральному последовательному интерфейсу при этом ЦВС выполняет функции контроллера а БО – функции оконечного устройства. Частота обмена информацией между БО и ЦВС составляет 100 Гц.
Обмен информацией между БО и СА производится по релейным сигналам с гальванической развязкой.
Сборка первых опытных образцов изделий выявила необходимость поднастройки приводов в составе изделий. Технология проведения этих работ предусматривает последовательную поднастройку регулятора скорости и регулятора положения.
Провести эти работы можно от ЦВС при наличии в ней специального программного обеспечения (ПО) которое должно позволять:
-формировать на привод задающее воздействие;
-корректировать значения параметров алгоритма управления в программе функционирования БО;
-отображать в реальном времени изменение входных и выходных сигналов привода как при отработке задающих воздействий так и при изменении значений параметров в алгоритме управления;
-запись откорректированных значений параметров в РПЗУ БО.
Учитывая что в составе изделия ЦВС и СА управляют не только приводами но и другими подсистемами изготовителю изделий очень выгодно иметь внешнюю автоматизированную систему контроля (АСК) которая позволяет проводить пусконаладочные работы при сборке изделий без ЦВС и СА.
1.Описание функциональной схемы
Система может быть представлена функциональной схемой основными составными частями которой являются:
- ЭВМ вырабатывающая сигнал ошибки рассогласования и передающая его по последовательному каналу в систему привода;
- силовой следящий привод (ССП) горизонтального наведения (ГН) функционально состоящий из двигателя (ИД) датчика скорости (ДС)
датчика угла (ДУ) усилителя мощности (УМ) и силового редуктора.
Силовой следящий привод с цифровым блоком обмена (БО) работает в автоматическом режиме который характеризуется работой привода по вырабатываемой ЭВМ сигналам пропорциональным разности заданного и текущего положения нагрузки. Привод ГН отрабатывая заданные сигналы приводит нагрузку в заданное положение без участия оператора.
Цифровой привод горизонтального наведения (ГН) условно делится на цифровую (блок обмена) и аналоговую части. Блок обмена включает в себя следующие функциональные модули:
Вычислительный модуль (ВМ). Осуществляет обмен информацией между ЭВМ и собственно приводом ГН по последовательному каналу ИРПС реализует алгоритм управления приводом преобразует сигналы управления приводом из цифровой формы в аналоговую производит чтение входных сигналов из аналоговой части привода через модуль ввода дискретных сигналов и запись выходных сигналов в модуль вывода дискретных сигналов.
Модуль ввода дискретных сигналов. Осуществляет преобразование уровней и ввод в вычислительный модуль дискретных сигналов из аналоговой части привода необходимых для реализации алгоритма переключения режимов привода.
Модуль вывода дискретных сигналов. Осуществляет вывод дискретных сигналов из вычислительного модуля и преобразование их уровня для управления аналоговой части привода.
Аналоговая часть привода включает в себя предварительный усилитель с изменяемой структурой усилитель мощности. Силовые части привода включаются по сигналам с ЭВМ. Предварительный усилитель привода горизонтального наведения усиливает входные сигналы поступающие после цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) блока обмена. Знакопеременные входные сигналы пропорциональны величине рассогласования между заданными углами наведения и угловыми положениями нагрузки. Корректирующие звенья с помощью блока переключения изменяют структуру управления за счет переключения корректирующих контуров и включения – выключения интеграторов. Силовые компоненты аналоговой части размещаются в так называемых распределительных коробках.
Аналоговая часть ССП ГН имеет свои внутренние обратные связи обеспечивающие требуемые амплитудно-фазовые частотные характеристики и функционирующие в составе ССП ГН в соответствии с вырабатываемыми алгоритмами управления.
Замыкание ССП ГН выработка рассогласования (φ) в штатных режимах и при тестовых контрольных проверках приводов производится в ЭВМ.
Нагрузкой привода ССП ГН является объект вращающийся без ограничения на шаровом погоне вокруг вертикальной оси. Передача движения от вала исполнительного электродвигателя (ИД) к объекту осуществляется через поворотный механизм который размещается на объекте и представляет собой силовой редуктор выходная коренная шестерня которого обкатывается по зубчатому погону. В поворотный механизм встроена электромагнитная муфта служащая для стопорения вала.
Управление приводом осуществляется через блок обмена. Угловое
положение нагрузки измеряется датчиком угла и преобразователем угол-код преобразуется в цифровой код суммирующийся в ЭВМ с кодом управляющего воздействия.
Работа системы происходит следующим образом.
На вход блока обмена по цифровому каналу обмена типа ИРПС
поступают информационные сигналы от ЭВМ о разности между заданным положением и угловым положением вращающейся части (ВЧ) а также сигналы пропорциональные скорости изменения заданного углового положения ВЧ (компенсирующие сигналы). Текущее угловое положение ВЧ по параллельному цифровому каналу обмена поступает в ЭВМ с преобразователя угол-код.
В ЭВМ информационные сигналы преобразуются в сигналы рассогласования между заданным и текущим положением ВЧ а управляющие сигналы аналоговой части привода преобразуются в блоке обмена в напряжения постоянного тока U UУМ которые поступают на вход УМ где усиливаются по мощности и поступают на ИД. ИД через силовой редуктор разворачивает ВЧ по горизонту в заданное положение одновременно поворачивая датчик угла кинематически связанный с ВЧ. Аналоговые сигналы с ДУ преобразуются в преобразователе угол-код в 14 разрядный код и поступают в ЭВМ где сравниваются с заданным угловым положением. Двигатель будет вращаться до тех пор пока сигнал рассогласования не станет равным нулю или статической ошибке привода.
С валом ИД кинематически связан датчик скорости сигнал с которого UТГ (отрицательная обратная связь по скорости) поступает в аналоговую часть ССП ГН и служит для стабилизации внутреннего скоростного контура. Этот сигнал обеспечивает устойчивую работу привода с необходимыми показателями качества переходного процесса. Также для улучшения качества переходного процесса возможности отключения привода при перегрузках и заклинивании нагрузки включения и отключения вентилятора двигателя введена обратная связь по току.
Для уменьшения динамической ошибки по каналу ИРПС из ЭВМ в блок обмена подается компенсирующий сигнал пропорциональный скорости изменения углового положения.
Информация о входном воздействии на привод и дискретные команды поступают на вход приемника последовательного канала. Выход приемника последовательного канала соединен с выходом однокристальной микроЭВМ. Ответная информация из привода через микроЭВМ поступает на вход передатчика последовательного канала. С выхода передатчика последовательного канала информация поступает в ЭВМ. Таким образом работа последовательного канала осуществляется с помощью однокристальной микроЭВМ благодаря встроенному блоку последовательного интерфейса и прерываний под управлением программы хранящейся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Промежуточные результаты вычислений при поддержке последовательного канала и реализации алгоритма управления приводом хранится в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Однокристальная микроЭВМ соединена с ОЗУ и ПЗУ шинами данных адреса и управления.
2.Энергетический расчёт и выбор силовой части ССП ГН
Проведение энергетического расчета имеет целью выбор силовых элементов системы обеспечивающих выполнение заданных в техническом задании (ТЗ) характеристик.
По ТЗ имеем следующие параметры нагрузок и требуемые характеристики:
- момент сопротивления нагрузки – Мсma
- момент инерции нагрузки - Jн= 1000 кгм2;
- КПД механической части – =09.
При энергетическом расчете привода ГН исходим из необходимости обеспечения заданного в ТЗ времени переброса привода ГН на угол 180 за 4с.
Для отработки заданного в ТЗ угла за заданное время принимаем
следующую циклограмму работы привода:
Рис.2.1 Циклограмма работы привода
tразг. – время разгона;
tп.с. – время постоянной скорости;
tторм. – время торможения.
Выбор электродвигателя проводим по мощности исходя из условия преодоления максимального момента сопротивления нагрузки:
где Р – мощность электродвигателя кВт;
wmax – максимальная скорость нагрузки 1с.
Принимаем: tразг=05с tторм.=05с tп.с.=3с.
отсюда скорость wmax=60с=104 1с
и ускорение max=120с2=209 1с2.
Р=630*104=6552 Вт. (2.3);
Значение максимальной требуемой мощности на нагрузке принимаем равной 655 Вт. Тогда значение максимальной необходимой мощности электродвигателя с учетом КПД редуктора будет равно 728 Вт.
Исходя из значения максимальной мощности необходимой для управления нагрузкой 728 Вт выбираем в качестве исполнительного электродвигателя с напряжением 27В постоянного тока электродвигатель ЭДМ-46В который допускает 3-х кратную перегрузку по моменту в течение не более 12 секунд. ЭДМ-46В представляет собой вентилируемый реверсивный малоинерционный электродвигатель постоянного тока состоящий из собственного электродвигателя и электровентилятора обдува. Электровентилятор установлен на корпус электродвигателя для принудительного охлаждения.ЭДМ-46В – 25 кг.
Характеристики электродвигателя ЭДМ-46В:
-номинальная мощность – Рном=11 кВт;
-напряжение якорной цепи – Uя=27 В;
-ток якоря –Iя=65 А;
-скорость вращения вала – nном=(2200±150300) обмин;
-момент на валу – Мдв=48 Нм;
-момент инерции двигателя - Jдв=11*10-3 кгм2.
Проведем проверочный энергетический расчет привода ГН с электродвигателем ЭДМ-46В.
Передаточное отношение силового редуктора находим из обеспечения заданной скорости в рабочем режиме:
Проверим обеспечение требуемой скорости вращения вала ЭД при частоте вращения 2200 обмин
при повышенной частоте вращения вала ЭД 2350 обмин
Проверим выбранный двигатель по моменту:
где Мтр – требуемый момент на валу электродвигателя необходимый для преодоления моментов сопротивления Нм;
Мстmax – максимальный статический момент сопротивления
приведенный к валу электродвигателя Нм;
Мдинmax- максимальный динамический момент сопротивления приведенный к валу электродвигателя Нм.
где Ерmax - максимальное ускорение при разгоне 1с2.
=13 – коэффициент учитывающий момент инерции редуктора и тахогенератора.
Для увеличения плавности и уменьшения колебательности при
отработке приводом ГН малых рассогласований принимаем Ерmax=098 1с2.
Таким образом Мтр=31+52=83 Нм. (11);
Мтр Мном=83 48=17. (2.12);
Для электродвигателя ЭДМ-46В должно выполняться условие
Мтр Мном=25 – 4. (2.13);
Следовательно данный электродвигатель удовлетворяет нас по моменту.
Определим время за которое электродвигатель ЭДМ-46В разгонит нагрузку до скорости 60с.
и угол разгона: φразг= wma
Определим ускорение торможения нагрузки электродвигателем
Определим время за которое электродвигатель ЭДМ-46В затормозит нагрузку со скорости 60с:
угол торможения φторм= wma
Определим угол который преодолевает электродвигатель ЭДМ-46В с постоянной скоростью и за какое время:
φп.с=180- φразг.- φторм (2.19);
Определим время переброса нагрузки электродвигателем ЭДМ-46В на угол 180:
tпер.= tразг.+ tп.с+ tторм. (2.21);
Параметры переброса сведены в таблицу 2.1.
Ускорение разгона нагрузки 1с2
Время разгона нагрузки с
Угол разгона нагрузки град
Ускорение торможения нагрузки 1с2
Время торможения нагрузки с
Угол торможения нагрузки град
Угол движения нагрузки с постоянной скоростью град
Время движения нагрузки с постоянной скоростью с
Время переброса нагрузки на 180 с
Привод горизонтального наведения нагрузкой которого является вращающаяся часть (ВЧ) состоит из ЭДМ-46В управляемого усилителем мощности (УМ) датчиков обратной связи по скорости и по положению.
Основание для выбора элементов служат требования к механическим климатическим и специальным воздействиям гарантийному сроку службы электрическим и массогабаритным характеристикам.
В качестве ДОС по положению выбираем датчик угла двухканальный с электрической редукцией ДУД1Ф29 с 14-разрядным преобразователем.
В качестве ДОС по скорости используем датчик скорости (ДС) предназначенный для выдачи электрического сигнала пропорционального скорости вращения электродвигателя. ДС представляет собой тахогенератор 2ТГП-5 помещенный для удобства размещения на объекте в корпус.
Механическое соединение вала тахогенератора с редуктором осуществляется при помощи безлюфтовой муфты при помощи которой на тахогенератор передается вращение от исполнительного электродвигателя.ДС
составляет 045 кг.Управление исполнительным электродвигателем осуществляется с помощью усилителя мощности который предназначен для усиления по мощности входного сигнала.
В состав УМ входят следующие функциональные узлы :
-широтно-импульсный модулятор;
-предварительный усилитель;
-силовой мост из четырех импульсных усилителей;
Схема включения осуществляет коммутацию и фильтрацию напряжений бортсети (27±25В) поступающего на силовой мост и блок питания.
Широтно-импульсный модулятор преобразует входной аналоговый сигнал в импульсный сигнал модулированный по ширине. С выхода модулятора широтно-модулированный сигнал поступает на предварительный усилитель который предназначен для усиления этих сигналов до величины необходимой для управления импульсными усилителями силового моста.
Кроме этого в предварительном усилителе реализована гальваническая развязка слаботочных цепей управления от сильноточных цепей импульсных усилителей. Окончательное усиление широтно-импульсного сигнала по мощности обеспечивает силовой мост состоящий из четырех импульсных усилителей.
С датчиков тока расположенных в нижних импульсных усилителях информация о токе нагрузки поступает в схему защиты в которой осуществляется формирование сигнала отрицательной обратной связи по току (ОСТ). С выхода формирователя ОСТ информация о токе нагрузке из схемы защиты поступает в блок обмена для реализации обратной связи по нагрузки а также в модулятор на схему ограничения тока импульсных усилителей.
При увеличении тока нагрузки сверх допустимого схема токоограничения блокирует канал прохождения широтно-модулированных импульсов в предварительный усилитель а следовательно и работу силового моста. Ток нагрузки уменьшается.
Ограничение тока носит циклический характер и продолжается до тех пор пока ток в нагрузке не будет ниже порога срабатывания схемы ограничения тока импульсных усилителей.
Кроме того для облегчения режима работы силовых транзисторов импульсных усилителей схемой защиты предусмотрены блокировка верхних импульсных усилителей силового моста при реверсе электродвигателя и отключение силового моста усилителя мощности при коротком замыкании нагрузки (якоря) на общую цепь бортсети.Блок питания вырабатывает напряжения необходимые для питания схем усилителей мощности.
3. Разработка алгоритмов управления и контроля
3.1.Алгоритм управления
Математическое моделирование имеющее целью выбор структуры управляющей части обеспечивающей требуемые точностные характеристики привода проводилось для привода горизонтального наведения (ГН).
В качестве модели системы «редуктор-нагрузка» была взята модель разработанная в ФГУП ВНИИ «Сигнал». Модель исполнительного элемента электродвигателя (ИД) была разработана в рамках данного проекта и описана ниже.
В качестве исполнительного электродвигателя в приводе горизонтального наведения используется электродвигатель постоянного тока
ЭДМ-46В. Управление исполнительным двигателем осуществляется с
Определение параметров электродвигателя ЭДМ-46В проводилось на основании данных ЭДМ 46В.000ТУ.
Номинальный момент на валу двигателя Мдв=48 Нм. В номинальном режиме управления момент на валу двигателя имеет вид:
См*Iя= Мдв+Мтр (2.22);
где См – коэффициент момента НмА;
Iя – номинальный ток якоря А;
Мтр - момент трения в подшипниках и коллекторном узле
Момент трения на валу двигателя можно определить по выражению:
Мтр= См*Iяхх (2.23);
где Iяхх – ток якоря двигателя в режиме холостого хода А.
В соответствии с ЭДМ 46В.000ТУ на двигатель ток якоря в режиме холостого хода не превышает 15 А.
Тогда после преобразования получим:
См= Мдв (Iя- Iяхх) (2.24);
откуда при Iяхх=15 А См=48 (65-15)=0096 НмА;
при Iяхх=0 А См=48 (65-0)=0074 НмА.
Следовательно значение коэффициента момента двигателя ЭДМ-46В находится внутри диапазона 0096-0074 НмА.
Значение коэффициента противо-ЭДС Се Всрад можно определить по выражению:
Се=Uя * 30 314 * nдвхх (2.25);
где Uя – номинальное напряжение на якоре В;
nдвхх – частота вращения двигателя при холостом хода обмин.
Согласно ТУ скорость вращения двигателя при холостом ходе может превышать номинальную скорость вращения и быть 3000 обмин
Се=27 * 30 314 * 3000=0085 Всрад. (2.26);
Коэффициенты момента и противо-ЭДС при измерении их в единицах СИ имеют равную величину что позволяет считать:
Се= См=0085 Всрад. (2.27);
Сопротивление обмотки якоря Rя Ом можно определить из уравнения напряжений для якорной цепи в номинальном режиме:
Rя=( Uя- Се* nном*31430) Iя (2.28);
откуда Rя=(27-0085*2200*31430)65=012 Ом.
Момент трения на валу двигателя при рассчитанных параметрах
можно определить по выражению:
Мтр= См*Iя - Мном (2.29);
или Мтр=0085*65-48=07 Нм.
Индуктивность обмотки якоря двигателя постоянного тока Lя Гн оценивается по эмпирической формуле:
Lя=b*Uяр*wном* Iя (2.30);
р – число пар полюсов;
wном – номинальная скорость вращения двигателя радс.
Для электродвигателя ЭДМ-46В:
Lя=06*271*367*65=0007 Гн.
Результаты расчетов сведены в таблицу 2.2
Коэффициент передачи УМ по напряжению
Максимальное напряжение на выходе УМ
Сопротивление якоря ИД
Индуктивность цепи якоря ИД
Момент сухого трения на валу ИД
Структура управления приводом наведения выполнена двухконтурной внутренний контур управления скоростью вращения вала исполнительного электродвигателя с пропорционально-интегральным регулятором (ПИ-регулятор) подчинен внешнему позиционному контуру. ПИ-регулятор введен для обеспечения минимальной статической ошибки привода наведения. Передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид:
WПИ(р)=КПИ*(1+ТПИ*р)р. (2.31);
Коэффициент передачи ПИ-регулятора КПИ является переменным и в процессе работы привода наведения может принимать два значения. В начальной стадии обработки заданного угла наведения коэффициент передачи КПИ= КПИ1. При этом увеличение коэффициента усиления скоростного контура позволяет значительно сократить время затрачиваемое на преодоление момента сопротивления движению нагрузки.
При увеличении скорости движения нагрузки в сторону уменьшения рассогласования коэффициент передачи КПИ принимает меньшее значение: КПИ= КПИ2 обеспечивающее достаточную фильтрацию скоростным контуром возмущений обусловленных упругостью силового редуктора и вследствие тог плавную отработку рассогласования.
С целью оптимизации времени отработки как больших так и малых рассогласований в качестве регулятора позиционного контура используется нелинейное
звено с переменной крутизной. Статическая характеристика такого нелинейного звена имеет два участка: начальный участок с большой крутизной Кп1 и последующий участок с меньшей крутизной Кп2 ( рис.2.2.).
Коррекция позиционного контура осуществляется в блоке обмена. При этом в ВМ блока обмена должно быть введено ограничение скорректированного сигнала подаваемого на вход 12-разрядного ЦАП одиннадцатью младшими значащими разрядами т.е. если абсолютное значение усиленного в ВМ сигнала рассогласования выходит за пределы 11 младших значащих разрядов то на входе ЦАП с целью исключения возникновения ложных нулей должен быть сформирован цифровой код содержащий единицы в 11 младших значащих разрядах.
В ВМ осуществляется также формирование сигнала на изменение коэффициента передачи ПИ-регулятора скорости вращения исполнительного электродвигателя в зависимости от текущего значения рассогласования и сигнала на обнуление
Рис.2.2. Нелинейная коррекция позиционного контура
интегральной составляющей ПИ-регулятора при вхождении ошибки в зону +00005 рад. Постоянная времени ПИ-регулятора ТПИ скорости вращения исполнительного ИД с целью увеличения запасов устойчивости выбирается равной электромеханической постоянной времени ИД с учетом приведенных к его валу моментов инерции вращающейся части редуктора.
Регуляторы скоростного и позиционного контуров реализуются в аппаратуре привода наведения.Характеристики цифровых сигналов передаваемых от ЭВМ в аппаратуру привода наведения и цифрового канала передачи информации а также результаты математического моделирования приведены в таблице 2.3.и на графиках рис.2.4 ;2.4.
При моделировании проверялась отработка приводом горизонтального наведения рассогласования рад.
Результаты моделирования показали что выбранный алгоритм управления обеспечивает точность заданную в техническом задании. Максимальная ошибка по ТЗ составляет 05 мрад а из графиков приложения 1 видно что ошибка отработки приводом горизонтального наведения рассогласования
Рис.2.3 Переходный процесс
не превышает 05мрад.
Рис.2.4 График ошибки
Шаг квантования по уровню
Чистое запаздывание в канале обмена информацией
Максимальное напряжение на выходе ЦАП
Параметры регулятора позиционного контура
Продолжение таблицы 2.3
Уровень рассогласования при котором происходит изменение крутизны регулятора позиционного контура с Кп1 на Кп2
Коэффициенты передачи ПИ-регулятора
Постоянная времени ПИ-регулятора
Максимальное напряжение на выходе ПИ-регулятора
Коэффициент передачи обратной связи по скорости вращения ИД
Уровень ограничения пропорциональной составляющей ПИ-регулятора
3.2 Алгоритмы контроля показателей качества реализованных в АСК
В силовых приводах предполагается осуществлять оперативный контроль и функциональный контроль.
Оперативный контроль осуществляется непрерывно с момента подачи питания на блок обмена до момента снятия питания с блока.
Алгоритм функционального контроля предусматривает последовательную подачу на привод фиксированных тестовых воздействий. При этом анализируются параметры сигналов датчиков системы наведения в функции от управляющих воздействий и проводится проверка соответствия основных технических характеристик заданным требованиям.
) Время включения (выключения).
Время включения (выключения) до появления сигнала «Готовность» определяется по формуле:
где t1 – момент включения (выключения) привода;
t2 – момент появления сигнала «Готовность».
) Показатели качества при отработке приводом угла рассогласования
Задающее воздействие (ЗВ) формируется в следующем порядке:
- привод приводится в согласованное положение (ЗВ=0º);
- устройство контроля формирует ЗВ указанное в протоколе испытаний и одновременно начинается регистрация в массив углового положения нагрузки угла нагрузки – φн в массив текущей скорости – значение текущей скорости в массив ошибок – величина ошибки.
Ошибка положения привода рассчитывается по формуле:
φ(t)=φз(t)- φн(t) (2.33);
где φ(t) – ошибка положения привода в текущий момент времени;
φз(t) – текущее значение задающего угла;
φн(t) – текущее значение углового положения нагрузки.
Время регистрации составляет 10 секунд что заведомо больше времени отработки настроенных приводов поэтому переходный процесс полностью попадает в регистрируемый интервал времени.
Алгоритм проверки отработки угла рассогласования (±72º).
Устройство контроля формирует задающее воздействие φз=(±72º).
Время отработки угла рассогласования до ошибки ±9мрад рассчитывается на основе массива углового положения нагрузки φн и массива ЗВ φз .
Расчет ведется с конца массивов. Время отработки – это время до момента входа сигнала ошибки в «трубку» ±9мрад.
Величина трубки определяется из выражения:
φ(t)=φз(10)- φн(t) (2.34);
φз(10) –значение задающего угла при t=10с;
Максимальная скорость при разгоне рассчитывается на основе массива текущей скорости как максимальная скорость φ’(ºс) за время регистрации.
Максимальное ускорение при разгоне рассчитывается на основе
массива текущего ускорения полученного дифференцированием массива текущей скорости. Максимальное ускорение соответствует максимальному значению массива текущего ускорения за время регистрации.
Статическая ошибка рассчитывается как максимальная по модулю значение ошибки на десятой секунде зарегистрированного массива ошибок.
Алгоритм проверки отработки угла рассогласования (±50)мрад.
Устройство контроля формирует задающее воздействие ЗВ в виде скачка φз=(±50)мрад.
Время регулирования рассчитывается на основе массива ошибок
положения. Время регулирования – это время с момента выдачи заданного угла до момента входа зарегистрированной ошибки в «трубку» (±1)мрад.
Относительное перерегулирование рассчитывается на основе массива ошибок положения как процентное отношение значения абсолютного перерегулирования к модулю заданного угла переброса:
=(А φз)*100% (2.35);
где А – абсолютное перерегулирование;
φз – заданный угол переброса.
Число полных колебаний рассчитывается на основе массива ошибки положения в течение времени регулирования (до входа ошибки в заданную трубку) согласно выражению:
Число полных колебаний = (Количество перебегов)2.
) Показатели качества в режиме гармонического входного воздействия.
Формирование гармонического входного воздействия производится в следующем порядке:
- привод приводится в согласованное положение (ЗВ 40º);
- устройство контроля формирует ЗВ указанное в протоколе испытаний и одновременно начинается регистрация в массивы основных сигналов привода.
Время регистрации составляет 25 секунд. Первые 10 секунд зарегистрированного времени в расчетах показателей качества не используются.
Ошибка отработки рассчитывается как максимальная по модулю ошибка в массиве ошибок положения. При расчете максимальной ошибки исключается один выброс ошибки с амплитудой не более 10 мрад и длительностью не более 01секунды.
Среднеквадратическое значение составляющих ошибки с частотой выше 15Гц.
Расчет проводится по следующему алгоритму:
Рис.2.5 Алгоритм расчета
где ЦФНЧ1 ЦФНЧ2 ЦФНЧ3 -цифровые фильтры с передаточной функцией эквивалентной:
где ТЦФ1=00146-00141; ЦФ1=07-08;
ТЦФ2=0081-0076; ЦФ2=07-08;
ТЦФ3=0081-0076; ЦФ3=07-08.
Среднеквадратическое отклонение рассчитывается по следующей формуле:
где и – значение составляющих ошибки и среднее значение
ошибки с частотой выше 15Гц;
n – количество точек.
Показатели качества в режиме входного воздействия в виде линейно нарастающего угла.
Формирование данного входного воздействия производится в следующем порядке:
- устройство контроля формирует задающее воздействие указанное в протоколе испытаний и одновременно начинается регистрация в массивы основных сигналов поступающих с привода.
Время регистрации составляет 15 секунд. Первые 5 секунд зарегистрированного времени в расчетах показателей качества не используются. После окончания регистрации на основе зарегистрированных массивов программой автоматически проводится расчет показателей качества.
Расчет ошибок слежения производится на основе массива ошибок положения. Программа выбирает значения ошибок находящиеся в диапазоне от 0 до 3 мрад затем от 3 до 4 мрад и определяется их процентное содержание в общем количестве зарегистрированных значений массива.
При расчете ошибок программа автоматически исключает из анализа один выброс ошибки длительностью не более 01 секунды и амплитудой не более 6 мрад.
4.Разработка автоматизированной системы контроля ССП ГН
4.1. Назначение автоматизированной системы контроля ССП ГН
Основным назначением автоматизированной системы контроля является проведение отладки ССП ГН на этапе его изготовления и автоматизированного контроля при проведении ПСИ и ПИ. АСК обеспечивает проверку соответствия параметров ПНС требованиям технической документации и определение на этой основе технического состояния ПНС а также проверку цифровых блоков электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и микропроцессорных блоков управления с цифровым каналом связи.
При работе с АСК предусмотрены два режима работы с приводом – это режим «Контроль» и режим «Отладка».
Режим «Контроль» предназначен для автоматизированного контроля привода на соответствие требованиям ТЗ. Контроль проводится в виде
отдельных тестов. Результаты тестов сохраняются в файлы по которым программа может строить графики выводить графики на печать с заданным положением на странице сохранять графики. После завершения контроля программа автоматически подготовит протокол с результатом контроля и выведет его на печать.
Режим «Отладка» предназначен для контроля основных параметров привода в ручном режиме. В данном режиме на экране монитора отображаются:
-значения всех входных и выходных сигналов;
-программный 2-х лучевой осциллограф позволяющий просматривать динамику изменения сигналов в условиях реального времени;
-статические графики зарегистрированных сигналов за заданный
В силовых приводах предполагается осуществлять оперативный
контроль и функциональный контроль.
Суммарный результат оперативного контроля должен отражаться
битом «Неисправность СП» и передаваться в ЭВМ. В случае неисправности бит устанавливается в «1» в противном случае в «0».
Оперативный контроль включает следующие проверки:
-исправность датчика угла и преобразователя угол-код;
-исправность УМ (наличие напряжения питания внутреннего источника питания включение контактора силового питания УМ);
-исправность блока питания блока обмена;
-исправность контроллера позиционного контура;
-исправность привода по статической ошибке привода;
-проверка времени переходного процесса;
-проверка максимальной скорости;
-наличие напряжения +27В из бортсети.
Типы входных воздействий используемых при проведении функционального контроля вырабатываются в ЭВМ.
Значения контролируемых параметров должны передаваться по каналу связи в ЭВМ и должны фиксироваться на мониторе ЭВМ.
При неисправности привода в ЭВМ должна быть передана информация о конкретных блоках и модулях которые явились причиной возникновения неисправности при проведении функционального контроля.
4.2 Разработка структуры автоматизированной системы контроля блока обмена ССП ГН
В соответствии со схемой электрической функциональной ССП ГН и требованиями ТЗ блок обмена должен иметь в своем составе аппаратуру встроенного контроля и обеспечивать следующие функции:
-контроль и вывод результатов контроля ССП ГН в ЭВМ;
-формирование алгоритмов позиционного контура;
-формирование алгоритмов скоростного контура;
-выработку аналоговых сигналов управления по токовому контуру;
-обмен информацией по ЦКС с ЭВМ и системой автоматики в соответствии с согласованным протоколом;
-обеспечение формирования и вывод аналоговых сигналов для управления усилителем мощности;
-нормализацию и оцифровку входных аналоговых сигналов для
контроля и формирования алгоритма управления ССП ГН;
-прием и передачу релейных сигналов в соответствии с алгоритмами управления;
-организацию гальванической развязки по ЦКС и релейным сигналам;
-обеспечение входящих в блок обмена субблоков напряжениями
-реализацию аппаратных средств защиты блока обмена в аварийных ситуациях.
При выборе архитектуры цифровой части блока обмена рассмотрим две принципиально разные по организации структуры:
Централизованная (на основе встроенной в блок обмена ЭВМ обеспечивающей по своей вычислительной мощности выполнение всех заданных функций).
Распределенная (на основе однокристальной микроЭВМ).
Основной выигрыш по комплектации распределенной структуры – за счет исключения ЭВМ.
Трудоемкость разработки распределенной структуры выше за счет увеличения числа программируемых субблоков.
Блок обмена на основе распределенной структуры дешевле примерно на 40%. Это объясняется низкой стоимостью комплектующих и исключением из состава блока обмена дорогостоящей ЭВМ.
Выбор структуры подразумевает определение состава на уровне
основных функциональных блоков и способа их сопряжения.
Исходными данными для разработки структуры автоматизированной системы контроля (АСК) блока обмена (БО) является функциональное описание БО структурная схема БО и протокол обмена информацией (табл.2.4).
Функциональное назначение сигнала
Работа БО разрешена. Задан автоматический режим работы команда на включение БО
Команда на включение привода
Сигнал готовности привода
Команда на выключение включенного привода
Команда на отработку алгоритма приведения привода в исходное положение
Привод находится в исходном положении
Стопор привода в исходном положении
Отработка сигнала рассогласования приводом разрешена
Управляющий сигнал. Сигнал рассогласования
Аналог пос. тока; +10В
Продолжение таблицы 2.4
Сигнал разблокировки схемы управления привода. Обеспечивает движение в обратном направлении при срабатывании блокировок
Напряжение вторичных источников питания
Состояние усилителя мощности привода
Информационно-техническое сопряжение
Информационно-техническое сопряжение ЭВМ с приводом осуществляется через БО по радиальному последовательному интерфейсу (ИРПС) в соответствии с «Базовым протоколом информационно-технического сопряжения с ЭВМ по стыку ИРПС».
Скорость приёмо-передачи – 19200 бод.
Структурная схема блока обмена представлена на рис 2.3
Блок обмена состоит из 7 функциональных модулей:
Вычислительный модуль;
Модуль цифро-аналогового преобразования;
Модуль аналого-цифрового преобразования;
Модуль дискретного ввода;
Модуль дискретного вывода;
Вычислительный модуль осуществляет обмен информацией с автоматизированным рабочим местом оператора (АРМО) по цифровому пользовательскому каналу ИРПС и реализует алгоритм управления приводом.
Основой его является однокристальная микро-ЭВМ и программируемая память.
Модуль ЦАП обеспечивает преобразование сигналов управления из цифровой формы в аналоговую.
Модуль АЦП обеспечивает преобразование сигналов аналоговой формы в цифровую и ввод цифровой информации в вычислительный
модуль для дальнейшей обработки.
Модуль дискретного ввода осуществляет ввод дискретных сигналов в вычислительный модуль.
Модуль дискретного вывода осуществляет вывод дискретных сигналов с вычислительного модуля для реализации алгоритмов управления и переключения режимов работы.
Модуль сопряжения осуществляет преобразование нормирование и фильтрацию входных и выходных сигналов поступающих затем на модули БО.
Блок питания обеспечивает получение необходимых напряжений БО из первичной сети +27 В.
Для обеспечения максимальных удобств эксплуатации и обслуживания АСК выбран модульный принцип реализации. Открытая архитектура системы обеспечивает её повышенную гибкость при необходимости дополнения или модернизации аппаратно-программного комплекса с использованием периферийных модулей различных производительностей функционально соответствующих специфическим требованиям каждой прикладной задачи.
Структура АСК состоит из 12 функциональных модулей:
Персональная ЭВМ IBM РС совместимая в состав которой входят
системный блок дисплей клавиатура и манипулятор типа «мышь». ПЭВМ является главной функциональной частью АСК.
Основным критерием при выборе операционной системы ПЭВМ для АСК являются:
-обеспечение работы в режиме реального времени;
-возможность использовать ПЭВМ для разработки программ контроля и управления.
Этим требованиям в полной мере удовлетворяет операционная система Windows NT.
Прикладное программное обеспечение для контроля БО на магнитоносителе.
При выборе среды разработки программ основное внимание уделяется следующим возможностям:
-наличие встроенных графических элементов для пользовательского интерфейса;
-применение типовых драйверов и подпрограмм;
-использование языков программирования высокого уровня;
-разработка программ работающих в режиме реального времени.
Этим требованиям в полной мере удовлетворяет среда разработки программ «Delphi».
Принтер предназначенный для вывода результатов контроля на
Блока расширения шины ISA реализованный на основе технологии использования пассивной объединительной платы с магистралью ISA. Блок расширения развязан от ПЭВМ с помощью плат приемника и передатчика. Таким образом если произойдут сбои в периферийных модулях персональная ЭВМ не пострадает.
Плата приемника которая устанавливается в один из разъемов пассивной объединительной платы в блоке расширения. Основная функция приемника – буферизация.
Плата передатчика выполненная в стандарте ISA-bus которая вставляется в свободный слот на «материнской» плате ПЭВМ и позволяет устанавливать различные режимы работы бокса.
Передатчик выполняет основную работу по управлению всеми видами взаимодействия между шинами ПЭВМ и бокса. Он поддерживает режимы обращения к памяти обращения к портам вводавывода обработку прерываний и обработку запросов ПДП. При этом он не только передает электрические сигналы из одной шины в другую но и позволяет накладывать ограничения на диапазон адресов передаваемых данных. Это дает возможность управлять потоками информации что создает дополнительную гибкость системы «Компьютер-Бокс расширения» и позволяет устанавливать в бокс практически любое устройство выполненное в
Модуль ввода аналоговых сигналов.
Модуль вывода аналоговых сигналов.
Модуль ввода дискретных сигналов.
Модуль вывода дискретных сигналов.
Модуль последовательного ввода вывода.
Блок питания постоянного тока.
Рис.2.6. Структурная схема блока обмена
4.3 Выбор элементной базы
В качестве ПЭВМ выбираем Р-III 128Mb RAM HDD 30 Gb RW CDROM FDD видео 32Mb монитор 17”.
Системной шиной персонального компьютера IBM PC является
-разрядная (с расширением до 16 разрядов) шина ISA которая использует в системной плате кроме основного соединителя 36-контактный двухрядный соединитель прямого непосредственного контактирования (в двух гнездах 36-контактные соединители отсутствуют). На системной плате
устанавливаются модули расширения. Ряды контактов 62-контактного
соединителя имеют обозначение А и В а 36-контактного - С и D. Разъем 62-контактного соединителя представлен на рис.8.
Рис.2.7. 62-контактный соединитель шины ISA
ALE – разрешение регистра адреса;
ALE=1 – на шине данные;
ALE=0 – на шине адрес;
AEN – разрешение адреса – выдается контроллером ПДП и указывает
что идет выполнение цикла ПДП;
CLOCK – системный генератор (f=4.77 МГц Т=210 нс
IRQ2-IRQ7 – запросы на прерывание;
IO CH RDY – готовность канала ввода-вывода – этот входной сигнал
используется для инициирования периодов ожидания с
помощью которых увеличивается длительность шинных
циклов процессора при работе с медленными запоминающими устройствами и внешними устройствами;
IO CH СК - проверка канала ввода-вывода – служит для информирования процессора о том что в данных поступивших от
устройств ввода-вывода или из памяти содержится ошибка обнаруженная контроллером по четности;
DRQ1-DRQ3 – запрос прямого доступа к памяти;
DACK0-DACK3 – сигналы подтверждения запроса ПДП;
ТС – конец блока данных.
Временные диаграммы циклов чтения и записи данных представлены на рис2.8 а значение временных параметров сведены в таблицу 2.5. и таблицу 2.6.
Цифровые интегральные схемы которые применяются в АСК можно разделить на:
-микросхемы средней степени интеграции;
-микросхемы цифро-аналоговых преобразований;
-микросхемы аналого-цифровых преобразований.
Рис.2.8. Временные диаграммы циклов чтения (а) и записи (б)
Таблица 2.5 Таблица 2.6
Анализ характеристик микросхем средней степени интеграции
приведенных в таблице 2.7. показал что оптимальными по сочетанию
основных параметров являются микросхемы серий 564В и как дополнение функционального ряда этой серии микросхемы серии 1533 и 533.
(1) – приведено наименьшее из двух значений допустимого уровня помехи;
(2) – частота переключения;
(3) – показатели при Uпит=+5 В.
В соответствии с требованиями ТЗ цифро-аналоговые преобразователь используемый в блоке обмена должен иметь 8-12 разрядов (по цепи ошибки –8 по остальным – 12). Исходя из ограничений на массу габариты и энергопотребление эти микросхемы должны иметь минимальное энергопотребление и максимально полный функциональный состав в одном корпусе. К их числу можно отнести микросхему 594 ПА1 (таблица 2.8.). Применение микросхем серии 427 выпускаемых в России приведет к существенному удорожанию всего изделия.
Аналого-цифровые микросхемы используемые в АСК выполняют функции «оцифровки» аналоговых сигналов которые используются для анализа работоспособности блока обмена.
усовершенствованные с диодами Шотки
Основные характеристики
Исходя из характеристик этих сигналов можно сделать вывод что в качестве преобразователя аналог-код может быть использован аналого-цифровой преобразователь (АЦП) имеющий время преобразования не
более 1 мсек число разрядов не менее 10 и обеспечивающий работу с биполярным входным сигналом.
В соответствии с таблицей 2.9. в блоке обмена в качестве АЦП может быть использована микросхема 1113ПВ1А.
Следует отметить что в результате поиска иной элементной базы АЦП и ЦАП российского производства кроме серии 427 не обнаружено.
4.4 Разработка электрических принципиальных схем модулей сопряжения
Исходными данными при разработке электрических принципиальных схем являются диаграммы циклов чтения и записи процессора ПЭВМ (рис.9.) функциональное назначение модулей написанные выше и выбранная элементная база.
Для связи АСК с БО по каналу ИРПС используем покупную плату сопряжения ТМК-400 (обеспечивает обмен информацией по интерфейсу ГОСТ 26765.52-87) со следующими техническими данными:
-канал последовательной связи по стандарту ИРПС с мультиплексором на 8 направлений;
-100% ISA совместимая скорость приемо-передачи от 100 до 34800 бод;
-гальваническая развязка 1000 В;
-16 используемых адресов ввода-вывода;
-потребляемая мощность 4.1 Вт;
-питание 5В 100 мА max.
В качестве пассивной объединительной платы используем покупную плату РСL-6104 на 4 слота.
С целью универсальности и возможности использования в других системах или приборах модули ЦАП и АЦП объединяем в один модуль ЦАП-АЦП аналогично модули дискретного ввода и дискретного вывода объединяем в один – модуль дискретного ввода-вывода.
Модуль ЦАП-АЦП имеет следующие технические характеристики:
-2 цифро-аналоговых преобразователя каждый из которых
состоит из дешифратора адреса и собственно ЦАП. Дешифратор адреса предназначен для дешифрации адреса при обращении к конкретному
цифро-аналоговому преобразователю;
-аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором на
-16 входоввыходов сигналов ТТЛ уровня;
-8 каналов дискретного ввода и 8 каналов дискретного вывода +27 В 14 мА.
Модуль дискретного ввода-вывода состоит из:
- 16 каналов дискретного вывода:
-6 каналов - +27В 02 А;
-10 каналов - +27 В 14 мА;
- 16 каналов дискретного ввода +27 В.
5.Разработка конструкции блока расширения
Исходя из требований ТЗ к прочности устойчивости устройства к воздействию внешних факторов была разработана конструкция блока расширения. При проектировании конструкции за аналог была взята конструкция блока расширения шины ISA РСВОХ-7 импортного производства.
Корпус представляет собой сборную конструкцию состоящую из боковых крышек основания и балок которые крепятся между собой при помощи винтового соединения. В задней крышке делаются вырезы для доступа к разъемам а также для естественной вентиляции блока питания который располагается в верхней части блока. Пассивная объединительная плата РС-6104 крепится вертикально к стойкам. Остальные платы вставляются в разъемы объединительной платы и закрепляются с помощью панелей один конец которого вставляется в паз на второй стойке а другой конец закрепляется на задней крышке блока расширения с помощью винтов и гаек. Верхняя крышка имеет форму буквы П она вставляется в пазы лицевой (пластмассовой) крышки и закрепляется винтами на задней
крышке. Блок расширения устанавливается на резиновые опоры. На лицевой части расположена кнопка включения питания.
6.Расчет показателей надежности
Целью данного расчета является определение показателей надежности и оценки принципиальной возможности создания изделия с требуемыми показателями в заданных условиях и режимах при выбранном варианте схемо - конструктивного исполнения и элементной базе.
В соответствии с техническим заданием оцениваемыми показателями являются: средняя наработка на отказ и назначенный срок службы.
Критерием отказов считается нарушение требований пунктов
технического задания.
Исходными данными для расчета являются:
- требования технического задания на разработку;
- схемо-конструкторская документация имеющаяся к данному
- информация о надежности имеющихся составных частей (в том
числе элементной базы) содержащейся в ТУ справочников по надежности
6.1 Расчет показателей безотказности
При расчете принимаются следующие допущения:
- отказы АСК – события независимые случайные;
- закон распределения времени безотказной работы – экспоненциальный;
Структурная схема надежности изделия представляет собой последовательное соединение элементов.
Величина средней наработки на отказ изделия в целом в активном режиме определяется по следующей формуле:
где λj = - параметр потока отказов j-ой сборочной единицы.
λj – интенсивность отказов i-го элемента определяемая для случая эксплуатации изделия в условиях соответствующих 15 группе НО.005.026 при усредненной температуре окружающей среды и фактических значениях электрической нагрузки.
m=12 - количество сборочных единиц входящих в изделие;
n= 12 - количество элементов в j-ой сборочной единице.
Интенсивность отказов резисторов конденсаторов полупроводниковых приборов транзисторов определяется по следующим формулам:
-для конденсаторов:
λэ=λ0КрКэКуКпрКс (2.39);
где λ0 – номинальное значение интенсивности отказов элементов
соответствующее коэффициенту электрической нагрузки Кн=1 и температуре окружающей среды ТС=+20С;
Кр – коэффициент режима для пересчета λ0 на интенсивность
отказов элементов при испытании в режиме соответствующем фактическим значениям электрической нагрузки и усредненным значениям температуры
Кэ – эксплуатационный коэффициент для пересчета интенсивности отказов групп и типов элементов от режима испытаний к условиям
эксплуатации соответствующим 15 группе нормали НО.005.026;
Ку – коэффициент роста надежности отражающий предполагаемое уменьшение величины интенсивности отказов на ближайшие 3 года с момента выпуска;
Кпр – коэффициент вида приемки;
Кс – коэффициент зависящий от величины емкости;
λэ=λ0КрКэКуКпрКг (2.40);
где Кг – коэффициент зависящий от величины приложенного
λэ=λ0КэКуКст (2.41);
где Кст - коэффициент зависящий от сложности прибора;
- для полупроводниковых приборов:
λэ=λ0КрКэКуКпрКфКs (2.42);
где Кф – коэффициент зависящий от функционального назначения прибора;
Кs – коэффициент зависящий от приложенного напряжения;
λэ=λ0КрКэКуКпрКстКкк (2.43);
где Ккк – коэффициент зависящий от числа задействованных
- для паек: λэ=λ0Кр. (2.44);
6.2 Расчет показателей долговечности.
В связи с тем что в техническом задании показатель долговечности задан в виде «назначенного» и фактически не соответствует ГОСТ 27.002-89 [5] то заданные нормы оцениваютcя через j-процентный срок службы
согласно ГОСТ 27.002-89 [5].
В соответствии с положениями и рекомендациями [14] минимальное значение срока службы приравнивается к среднему значению срока сохраняемости.
Расчет среднего (j-процентного) срока сохраняемости производится по формуле:
N – количество сборочных единиц входящих в состав изделия.
Значение среднего срока сохраняемости для i-ой сборочной единицы определяется по формуле:
Тсj1= Тсj2[(1- Qj2*0.15) (1- Qj1*0.15)] (2.46);
где Qj1 Qj2 – квантали нормального распределения при вероятностях j1 j2 соотвтственно.
Qj2= Q50=0 Qj1= Q999=309. (2.47);
Тсj1= Тсj2*1864. (2.48);
Данная формула применяется для комплектующих элементов
имеющих в ТУ данные по сроку сохраняемости (гарантийный срок сохраняемости согласно ОСТ 4.271.010-86) соответствует среднему сроку сохраняемости при j1=999%.
Расчетные значения интенсивностей отказов в активном режиме модуля дискретного вводавывода и модуля ЦАПАЦП приведены в таблицах 2.10 2.11 а значение интенсивности отказов АСК – в таблице 2.12.
Расчетные значения показателей надежности модуля дискретного
Конденсаторы К53-4А ОЖО.464.163ТУ
Конденсаторы К10-17а ОЖО.460.170ТУ
К53-4А-16В-33мкФ=20%
К10-17а-Н90-015мкФ-В
33АП6 бК0.347.364.-32ТУ
33АП5 бК0.347.364-32ТУ
33ЛН1 бК0.347.364-01ТУ
33ЛА2 бК0.347.364-01ТУ
33ЛИ1 бК0.347.364-01ТУ
33ЛИ3 бК0.347.364-01ТУ
33ИД7 бК0.347.364-29ТУ
33ЛЛ1 бК0.347.364-01ТУ
33ИР22 бК0.347.364-26ТУ
33ИР23 бК0.347.364-26ТУ
Резисторы С2-33Н ОЖО.467.098ТУ
С2-33Н-0125-300Ом±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-510кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-680кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-1кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-24кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-100кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-05-15кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0 5-2кОм±10% А-Д-В
Транзисторы И93.456.001ТУ
Стабилитрон Д818И СМ3.362.025
Оптопара транзисторная 3ОТ131А
Розетка D-SUB DHR-62F
Пайка печатного монтажа
Расчетные значения показателей надежности модуля ЦАПАЦП
Конденсаторы К53-18 ОЖО.464.163ТУ
К53-18-16В-68мкФ+10%
К53-18-20В-22мкФ+10%
К53-18-20В-10мкФ+10%
К10-17а-Н90-047мкФ-В
К10-17а-П33-39пФ+5-В
33ЛП8 бК0.347.141-05ТУ
33ИД4 бК0.347.364-06ТУ
33ИР38 бК0.347.364-23ТУ
0КН6 бК0.347.000-06ТУ
0УД20А бК0.347.004ТУ
13ПВ1 бК0.347.365-01ТУ
Резисторы СП3-19Б ОЖО.468.134ТУ
СП3-19Б-05-33кОм+10%
СП3-19Б-05-47 кОм+10%
С2-33Н-0125-18кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-47кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-33кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-82кОм±10% А-Д-В
С2-33Н-0125-20кОм±10% А-Д-В
Транзисторная матрица 2ТС622А И93-456.001ТУ
Модуль дискретного ввода-вывода
Блок питания СФЕ-10G5
Системный блок Р-III
8 Mb RAM HDD 30Gb RW CDROM FDD
Источник питания постоянного тока Б5-47 ЕЭ3.233.220-01
Жгуты технологические
Величина средней наработки на отказ в основном режиме составляет: Т0=4825 часа.
Расчетные значения для показателей надежности АСК приведены в таблице 2.13.
Наименование показателя
Выполнение требований
Назначенный срок службы

007.Сборка платы.dwg

Установка вставки плавкой F1
Установка микросхемы D12
ГОСТ 21930-76 или ПОС 61
Установку элементов производить по ОСТ4.010.030-81 и по чертежу.
Шаг координатной сетким 1
мм. Установить элементы:
конденсаторы К10-17а - по варианту IIв
конденсаторы С1 - С3- по варианту Iа;
микросхемы D24 - D26 по варианту VIIIа
D29 - по варианту VIв
микросхемы в корпусе 4153.20-2.01;
микросхемы (D1- A1)-(D1-A8)
транзисторные матрицы
(D1-A10) - по варианту VIв;
остальные элементы - по варианту II а.
Клей ВК-9 ОСТ 4 Г0.029.204.
Печатный монтаж не показан.
Винты поз.20 стопорить по ОСТ 4Г0.019.200 вид 27Г.
Диэлектрик розетки Х4
дно держателя поз.30 допускается без покрытия.
контактные площадки с двух сторон платы в зоне А без покрытия.
Покрытие лак ЭП-9114 ТУ6-21-89(3) 91
УХЛ2. Температура сушки не выше +65 С.
D21 - с прокладками поз.3
C1 c прокладкой поз.4
D28 с прокладками поз.1
Штыри и контакты розетки Х4
* Размеры для справок.
с платой поз.17 клеем ВК-9 ОСТ 4 Г0.029.204.
D29 с прокладками поз.12
С27 с прокладками поз.9
R12 - R15 - по чертежу;
Шрифт 3-Пр3 ГОСТ 26.008-85. Построение надписи производить в соответствии
Позиционные обозначения
знаки полярности и нумерация контактов
Остальные технические требования по ОСТ 4 Г0.070.015.

006.Эл. принцип.1.dwg

Схема электрическая
Резисторы С2-33Н ОЖ0.467.093ТУ
К53-4A-16B-33мкФ±20% ОЖ0.464.149ТУ
K1533АП6 бК0.347.364-32ТУ
K1533АП5 бК0.347.364-32ТУ
K1533ИР23 бК0.347.364-26ТУ
K1533ЛН1 бК0.347.364-01ТУ
K1533ЛА3 бК0.347.364-01ТУ
K1533ЛА2 бК0.347.364-01ТУ
K1533ЛИ3 бК0.347.364-17ТУ
K1533ИД3 бК0.347.364-26ТУ
K1533ЛЛ1 бК0.347.364-01ТУ
Транзисторная матрица 2ТС622А И93.456.001-ТУ
Микросхема К1533ИР22 бК0.347.364-26ТУ
Оптопара транзисторнвя 30Т131А аА0.339.419ТУ
Стабилитрон Д818И С143.362.083ТУ
Транзистор 2Т880А аА0.339.594ТУ
Транзистор 2Т881А аА0.389.644ТУ
Диод 2Д522Б дР3.362.029ТУ
Микросхема 249ЛП4 бК0.347.346-ТУ

003.АСК Схема электрич. общая.dwg

ДП 200101.21.001.ФС
ДП 200101.21.002.ФС
Блок питания ЕЭ3.233.220-01
Плата дискретного ввода-вывода
Жгуты технологические
Схема электрическая

02.ТЗ.doc

Заведующий кафедрой «Приборостроение»
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА
Основание для разработки:
Учебный план по выполнению дипломного проектирования.
Цель разработки и проектирования:
разработка автоматизированной системы контроля блока обмена системы наведения.
Технические требования к ССП ГН:
1 Диапазон углов наведения 180º;
2 Время отработки угла рассогласования 4с;
2 Максимальная скорость наведения не менее 60ºс;
3 Статическая ошибка 05 мрад;
4 Момент инерции нагрузки Jн=1000 кг*м2;
5 Максимальный момент сопротивления нагрузки Мсma
7 Автоматизированная система контроля должна обеспечивать:
7.1работу с оператором в диалоговом режиме;
7.2следующие функции:
7.2.1 контроль и вывод результатов контроля ССП ГН в ЭВМ;
7.2.2 формирование алгоритмов позиционного контура;
7.2.3 формирование алгоритмов скоростного контура;
7.2.4 обмен информацией по ЦКС с ЭВМ в соответствии с согласованным
7.3 первичная сеть - 220В 50 Гц.
Конструктивные требования к автоматизированной системе контроля.
1Архитектура цифровой части блока обмена должна быть выполнена на
основе однокристальной микроЭВМ;
2 Работа в нормальных климатических условиях.
Требования к сырью и исходным материалам.
1 В конструкции устройства должны максимально применятся материалы смазки краски в соответствии с ОСТ 83-3793-77 ОСТ 383-5688-74 ОСТ 3-1928-73 ОСТ 3-942-80 ОСТ 3-3368-76.
2 Номенклатура применяемых сортов и типов материалов должна быть минимальной.
Требования к прочности устойчивости устройства к воздействию внешних факторов к автоматизированной системе контроля.
1 Устройство должно функционировать и сохранять свои параметры при воздействии:
1.1 Температура окружающего воздуха должна быть от +15°С до +35°С;
1.2 Относительная влажность воздуха должна быть 65+2% при t=+20°С.
Требования к надежности и долговечности к автоматизированной системе контроля:
1 Средняя наработка на отказ: 4000 ч.;
2 Назначенный срок службы: 10 лет;
3 Среднее время восстановления:
4 Средний срок сохраняемости:
5 Устройство в упаковке должно допускать транспортирование всеми видами транспорта.
Технико-экономические показатели.
1 Устройство должно разрабатываться с максимальным применением стандартизованных и унифицированных сборочных единиц деталей и т.п.
2 Коэффициент применяемости по деталям должен быть не менее: %
3 Коэффициент использования материала должен быть не менее: %
Порядок разработки. Испытаний. Приемки и окончания работ.
1 Еженедельное выполнение графика разработки дипломного проекта.
2 Стадия разработки КД – дипломное проектирование.
3 Окончание работ – защита дипломного проекта.