Микропроцессорная система управления графопостроителем СМП6408

СПЕЦИА~1.DOC

Определение объёма обрабатываемой информации
При определении объёма обрабатываемой информации количества каналов
ввода-вывода количества линий запроса прерывания и т. д. необходимо
учесть что проектируемая микропроцессорная система управления должна
– два независимых канала управления шаговыми приводами;
– канал управления тремя электромагнитами пишущих узлов;
– канал сканирования четырёх концевых датчиков.
Кроме того для нормальной работы системы необходимы вспомогательные
– последовательный канал ввода-вывода;
– память графических данных объём которой должен обеспечивать длительную
работу МПСУ без дополнительной «подкачки» графической информации;
– канал сканирования клавиатуры пульта оператора;
– канал управления индикацией.
По техническим характеристикам базового варианта системы управления
максимальное перемещение (рабочее поле записи) составляет 841x594 мм или
820x11880 дискрет (одна дискрета—005 мм). Таким образом разрядность
счётчиков перемещения составит 15 и 14 разрядов соответственно. Т.е.
примененный в схеме канала управления ШД удовлетворяет требованию
разрядности т. к. имеет 16-тиразрядные таймеры.
Таймеры каналов скорости и ускорения также являются 16-ти разрядными
значит приблизительный диапазон регулирования скорости составит 65536.
Для управления каналом блока электромагнитов необходимо и достаточно
применение одного 8-ми разрядного регистра в который будут записываться
три бита управления пишущими узлами: [pic].
Так как в любой момент времени может быть опущено только одно перо
то можно применить дешифратор 2х4. При этом количество занимаемых линий
регистра уменьшится до двух. Однако такой способ усложнит схему добавит
дополнительный элемент. В данном случае применение дешифратора не
является обязательным.
Так как присутствующие в системе концевые датчики и клавиатура пульта
оператора имеют однотипные свойства (кнопка с замыкающими контактами) то
каналы сканирования датчиков и клавиатуры можно объединить в один канал
сканирования матрицы клавиатуры-датчиков.
Для управления данным каналом наиболее удобно применить схему
контроллера клавиатуры-дисплея К580ВД79 которая позволит решить вопрос
управления индикаторами пульта оператора.
Решение проблемы управления последовательным каналом обмена а также
памяти графических данных будет описана ниже.
Проектирование структурной схемы системы управления
Для обеспечения устойчивой работы системы управления снижения
вероятности выхода из строя упрощение программирования а также
повышения других показателей качества проектируемой МПСУ необходимо
придерживаться требований к минимальной и достаточной конфигурации
системы и единому внутреннему интерфейсу связи с информационными
Минимальная конфигурация системы сводится к наличию описанных выше
информационных каналов центрального процессора памяти команд и памяти
данных. Центральный процессор должен удовлетворять требованию
быстродействия разрядности данных и адреса.
Внутренний интерфейс системы должен быть построен таким образом
чтобы связь с информационными каналами не требовала применения схем
преобразования интерфейса. Это позволит упростить структуру системы а
значит повысить её надёжность облегчить программирование и снизить
затраты на разработку конструктивов плат и элементную базу.
Структурная схема модернизированной системы управления представлена
Здесь графическая информация поступающая по последовательному каналу
связи принимается процессором анализируется и записывается в
оперативной памяти. После окончания приёма блока данных (длина блока
ограничивается объёмом памяти) информация считывается из памяти
модифицируется и передаётся в регистры каналов управления ШД а также в
регистры параллельного интерфейса управления блоком электромагнитов
индикацией и каналами ШД. Информация о состоянии концевых датчиков и
клавиатуры считывается процессором из параллельного интерфейса
анализируется и вырабатываются корректирующие воздействия.
В данной системе для согласования работы всех информационных каналов
применяется единый внутренний интерфейс. Структура системы включает в
себя все необходимые каналы управления память программ память данных а
также устройством управления обменом информацией в последовательном коде.
Для сопряжения МПСУ с ПК применяется модуль сопряжения структурная
Модуль сопряжения имеет туже структуру что и ядро МПСУ. Это
обусловлено необходимостью согласования протоколов и скорости обмена по
последовательному каналу. Применение устройства со стандартным протоколом
обмена (с протоколами интервально-маркерного метода или др.) не
целесообразно так как алгоритм обслуживания последовательного канала
значительно увеличится по сравнению с алгоритмом работы модуля МС. Это
объясняется спецификой передаваемой информации.
Выбор интегральных схем для построения системы управления
При выборе элементной базы для построения МПСУ и МС необходимо
принять во внимание то что структура системы и алгоритм её работы имеют
завершенный вид. Т.е. в ходе эксплуатации системы нет необходимости
изменять структуру системы либо её программное обеспечение. Корректировка
некоторых параметров настройки системы (максимальной скорости и ускорения
перемещения скорости приёмапередачи по последовательному каналу и
других параметров) должна быть предусмотрена в ходе разработки
программного обеспечения.
Структурная организация специфика обрабатываемой информации и
аппаратных средств вводавывода проектируемой системы приводят к решению
задачи управления и регулирования объектом. Поэтому применение машин
классического «фон-неймановского» типа позволяющих модифицировать или
полностью заменять прикладные программы в значительной степени усложнит
систему увеличит её функциональный состав а также состав программного
Одним из вариантов решения данной проблемы является применение
специализированных микроконтроллеров.
Из выпускаемых отечественных микроконтроллеров наиболее
распространёнными являются 4-х битные микроконтроллеры серии 1814 1820
29 и 1013 8-ми битные серии 1816 а также аналоговые микроконтроллеры
Учитывая то что все информационные каналы входящие в структуру
системы управления имеют 8-ми битные шины данных а также отсутствие в
системе аналоговых каналов вводавывода из перечисленных
микроконтроллеров наиболее приемлемыми являются БИС серии 1816. Из всего
состава серии 1816 более сложным и развитым является микроконтроллер
Он включает в себя процессор в состав которого входят 8-ми битное
АЛУ и схемы аппаратурной реализации команд умножения и деления стираемое
ПЗУ программ ёмкостью 4 Кбайта ОЗУ данных ёмкостью 128 байт; два 16-ти
битных таймера-счётчика; программируемые схемы вводавывода (32 линии);
блок двухуровневого векторного прерывания от пяти источников; асинхронный
канал дуплексного последовательного вводавывода информации со скоростью
до 375 Кбитс; генератор схему синхронизации и управления.
Применение данного микроконтроллера позволит объединить в себе сразу
три элемента структуры системы: процессор память команд и
последовательный интерфейс. Однако малый объём оперативной памяти требует
применения внешних схем памяти большого объёма. Имеющиеся в составе
микроконтроллера аппаратные и программные средства поддержки внешней
памяти данных позволят легко решить эту проблему.
Для оценки быстродействия микроконтроллера необходимо провести
сравнительный анализ быстродействия информационных каналов.
Из всех каналов системы наибольшее быстродействие имеют каналы
управления ШД. Здесь максимальная частота управляющих сигналов достигает
кГц. Минимальное время обновления коэффициентов деления
таймеровсчётчиков составляет:
Т.е. каждые 625 мс может происходить загрузка регистров таймеров.
Загрузка одного таймера выполняется двумя командами микроконтроллера: 1-я
команда загружает младший байт 2-я – старший байт коэффициента деления.
Количество загружаемых регистров для двух каналов равно 4-м. Таким
образом за время [pic] микроконтроллер должен выполнить восемь команд
пересылки типа «память-память».
Максимальная тактовая частота микроконтроллера составляет 12 МГц. При
данной частоте время машинного цикла 1 мкс. Команды пересылки типа
«память-память» выполняются за два машинных цикла значит время
выполнения одной команды – 2 мкс а восьми команд – 16 мкс. Таким образом
% времени [pic] будет выполняться загрузка регистров таймеров а 968%
- времени микроконтроллер будет высвобожден т.е. быстродействие
микроконтроллера позволяет управлять каналами системы.
Для реализации внешней памяти графических данных необходимо
определить её требуемый объём.
Наиболее удобный формат представления вектора перемещения состоит из
-ти байтных страниц. Первый байт – код команды содержащий два бита кода
пера и два бита направления перемещения по осям координат. Свободные
четыре бита могут быть использованы для реализации других команд (команд
вычерчивания окружности текста т.д.). Следующие два байта содержат
модуль величины перемещения в дискретах по оси Ох. Последние два байта
аналогичны предыдущим но для оси Оу. Таким образом 5-ти байтная команда
несёт в себе всю информацию необходимую для вычерчивания вектора любой
При средней длине векторов 5-10 мм (в сборочных чертежах средней
сложности) время на отработку одного вектора при максимальной скорости
перемещения 800 ммс составит около 002 с.
При общей длине всех векторов 300 м число отрезков составит около
000 а время вывода всего чертежа – 1200 с или 20 мин. для описания 60-
ти тысяч векторов необходимо 300000 байт памяти. Для более сложных
чертежей имеющих большое количество текста или утолщённых линий
(выполняются за несколько проходов) число отрезков возрастёт до 100-150-
ти тысяч а требуемый объём памяти – до 500000-750000 байт. Поэтому
необходимо применение микросхем ОЗУ с объёмом памяти не менее 1 Мбайта.
Из производимых отечественной электронной промышленностью ИС такой
объём имеют ОЗУ динамического типа такие как К565РУ9В.
Данная ИС ОЗУ имеет организацию 1 Мбит слов Х 1 разряд поэтому
необходимо применение восьми микросхем.
При использовании ИС ОЗУ данного типа время автономной работы МПСУ
(без «подкачки» данных) составит около 12 часа.
Проектирование принципиальной схемы системы управления
При проектировании принципиальной схемы микропроцессорной системы
управления необходимо учесть что однокристальный микроконтроллер МК51
имеет мультиплексированную шину адресаданных при обращении к внешней
памяти данных. Это позволяет легко согласовать работу микроконтроллера и
информационных каналов.
Для фиксирования адреса необходимо применять регистр. Так как
количество информационных каналов равно пяти то можно не применять
дешифратор адреса а сигналы «выбор корпуса» брать непосредственно с
линий адреса. Тогда для фиксации адреса необходимо и достаточно применить
один буферный регистр. Запись адреса в регистр осуществляется сигналом
Чтениезапись данных в регистры каналов синхронизируется сигналами
МК51 «WR» и «RD». Для передачи данных в каналы используется общая шина
данных причём обращение к каналам организовано как работа с внешней
Каналы управления ШД а также управления клавиатуройдисплеем требуют
сигналов синхронизации причем каналы управления ШД требуют
синхронизирующий сигнал частотой не менее 16 кГц а канал управления
клавиатуройдисплеем – не более 32 МГц. Для синхронизации данных каналов
можно использовать сигнал тактирования МК51 поступающий на вход «XTAL1»
микроконтроллера и равный частоте кварцевого резонатора (12 МГц). Для
предварительного деления частоты необходимо применение микросхемы-
делителя на 12. Тогда частота сигналов синхронизации будет равна 1 МГц.
Для управления динамическим ОЗУ данных требуется применение
специализированного контроллера динамической памяти. При этом схема
значительно усложнится и увеличится время цикла обращения к памяти. Такой
путь решения является весьма трудоёмким и не оправдывает затрат.
Так как МК51 имеет 4-ре порта два из которых (Р0 и Р3) используются
как альтернативные (шина данных и шина управления) а два (Р1 и Р2) не
используются то свободные порты можно использовать для управления
Порт Р1 и две линии порта Р2 (Р2.0 и Р2.1) используются для
формирования мультиплексированной шины адреса а линии Р2.2 Р2.3 и Р2.4
для выработки сигналов «RAS» «CAS» и «WRRD». Для чтениязаписи данных в
память используется общая шина данных но обращение к памяти со стороны
МК51 осуществляется не как к внешней памяти а как к порту. Т.е.
чтениезапись в память осуществляется командами чтениязаписи порта Р0.
Такой способ управления ОЗУ динамического типа является принципиально
новым позволяет сократить количество ИС а также время обращения.
При обработке внешнего прерывания поступающего с контроллера
прерываний необходимо организовать выдачу сигнала подтверждения
прерывания «INTA». Для этого можно использовать одну из свободных линий
порта Р2 (например Р2.6).
Так как линии приёмапередачи последовательного порта МК51 являются
разделёнными необходимо применить схему объединения.
Кроме того для согласования уровней МК51 (ТТЛ) и уровня
последовательного канала (±12 В) необходимо применить схемы приёмника и
передатчика например К170АП2 (два передатчика) и К170УП2 (четыре
приёмника). Для переключения данных схем на приём (передачу) необходимо
выделить одну из свободных линий порта Р2 (например Р2.5).
Проектирование средств сопряжения с персональным компьютером
При разработке принципиальной схемы модуля сопряжения с ПК необходимо
учесть что ядро модуля имеет ту же структуру что и ядро МПСУ.
Из множества разнообразных интерфейсов применяемых в современных
компьютерах наиболее распространённым является интерфейс ISA (Industry
Standard Architecture). Данный интерфейс обеспечивает возможность
отображения 8-ми или 16-ти битных регистров на пространство вводавывода
и памяти. Диапазон адресов памяти ограничен областью UMA. Диапазон
адресов вводавывода ограничен областью 100h-3FFh т.е. всего 758 адресов
-ми битных регистров. В распоряжении абонентов шины может быть до 11
линий запросов прерываний IRQx. Если все имеющиеся на системной плате ISA-
слоты заняты то необходимо применение стандартной платы расширения.
Так как микроконтроллер МК51 имеет 8-ми разрядную шину данных то
интерфейс ISA будет использоваться в 8-ми битном режиме.
Для селектирования адреса и формирования сигналов записичтения
буфера МС удобно использовать программируемую логическую матрицу (ПЛМ).
Для буферизации шины данных необходимо применение регистра. Так как МС
должен принимать данные и возвращать сведения о состоянии комплекса то
необходимо применения двух буферных регистров для организации
двунаправленного обмена данными.
Для оповещения микроконтроллера о поступлении в буфер данных из ПК
применяется RS-триггер. При записи данных в буфер на одном из выходов ПЛМ
формируется сигнал подаваемый на вход S триггера. На выходе Q
устанавливается уровень логической единицы который подаётся на вход
запроса прерывания МК51. Подпрограмма обработки данного прерывания должна
произвести считывание из входного буфера. При этом сигналом «RD»
микроконтроллера триггер сбрасывается. Процедура обратной передачи данных
в ПК имеет тот же вид для чего используется второй RS-триггер.
Таким образом процессор ПК записывает в буфер МС байт данных и
продолжает выполнять другие задания. Следующий байт данных будет передан
после появления запроса на прерывание от МС. Такой способ обмена данными
позволяет решить проблему совместимости быстродействия ПК и МС а также
поддерживать многозадачную работу ПК в среде Windows.
Разработка программного обеспечения
Построение алгоритма работы системы управления
Разработка алгоритма работы системы управления является заключающим
этапом разработки и основывается на предыдущих этапах.
Работа МПСУ начинается с подачи питания. При этом все каналы системы
переходят в исходное состояние (готовность к работе). Для инициализации
каналов необходимо произвести их начальную установку (загрузку
управляющих слов). Последовательность инициализации каналов имеет
) запретить прерывание;
) загрузить в регистр управления каналов ШД и перьев управляющее
слово запрещающее перемещение по координатам и устанавливающее
все перья в состояние «поднято»;
) загрузить в регистр управлениястатуса УАПП SCON байт настройки
переводящий УАПП в режим 3;
) загрузить в регистр управления таймерами TMOD управляющего слова
переводящего оба таймера в режим 0;
) загрузить в таймер ТС0 коэффициент деления 4000 для получения
цикла регенерации динамического ОЗУ 4 мс;
) загрузить в таймер ТС1 коэффициент деления для получения
требуемой скорости приёмапередачи УАПП;
) загрузить в регистры программируемого контроллера прерываний
управляющее слово а также векторы прерывания;
) загрузить в регистры управления интервальных таймеров каналов
управления ШД управляющие слова устанавливающие каналы таймера в
) загрузить в регистры управления контроллера клавиатурыдисплея
управляющее слово настраивающее канал сканирования клавиатуры в
режим сканирования матрицы датчиков а канал дисплея в режим ввода
справа со сдвигом влево.
После выполнения перечисленных операций требуется произвести
тестирование внешней памяти данных. Тестирование выполняется
последовательной записью во все ячейки ОЗУ единиц и проверки правильности
записи. Далее производится повторный цикл отличающийся от предыдущего
тем что в ОЗУ записываются нули.
В случае обнаружения запорченных ячеек в регистре ERROR (специально
выделенная ячейка резидентного ОЗУ) устанавливается бит ошибки внешнего
После завершения начальной установки системы выполняется команда
разрешения прерывания.
Далее выполняется позиционирование первого пера в начало координат.
Для этого в регистры каналов 0 и 1 интервальных таймеров загружаются
коэффициенты деления частоты для скорости позиционирования (не более 10
ммс) а в регистры каналов 2 – величину максимального перемещения в
дискретах. В регистре управления каналов ШД и перьев устанавливаются биты
направления и разрешения перемещения. После этого ожидается поступление
запроса прерывания от контроллера клавиатурыдисплея который производит
сканирование концевых датчиков. При поступлении запроса прерывания
производится снятие бита разрешения перемещения по координате
соответствующей сработанному датчику.
По окончании цикла позиционирования МК51 переводится в режим ожидания
прерывания от УАПП т.е. прихода запроса от МС о состоянии МПСУ. В ответ
на запрос готовности МК51 посылает в линию связи байт ERROR
сигнализирующий о наличии или отсутствии ошибок начальной установки.
Далее ожидается поступление графических данных или команд
перенастройки системы. Распознавание поступающей информации производится
по 9-му биту принятого слова. Если 9-й бит равен нулю то принятый байт
относятся к графическим данным и записывается во внешнее ОЗУ данных; если
-й бит равен единице то принятый байт относится к командам
перенастройки системы и записывается в резидентное ОЗУ.
Приём данных осуществляется до тех пор пока не поступит признак
конца блока (если длина блока менее 1 Мбайта) или не исчерпается внешняя
ОЗУ данных (если длина блока – 1 Мбайт).
После окончания приёма данных МК51 переходит к выполнению команд
перенастройки системы (если они поступили) или вычерчиванию чертежа.
Вычерчивание начинается с чтения команды графических данных из
внешнего ОЗУ и её распознавания. После этого читаются байты величин
перемещения определяются скорости перемещения и рассчитываются
коэффициенты деления таймеров и загружаются в регистры. Содержащийся в
коде команды номер пера Р1Р0 записывается в регистр управления каналами
устанавливается направление перемещения +X-X и +Y-Y и разрешается
работа таймеров сигналами GATE X и GATE Y.
По приходу сигнала запроса прерывания STEP X или STEP Y производится
запись в регистры каналов 1 интервальных таймеров новых значений
коэффициентов деления для следующего шага кривой разгонаторможения.
Данная процедура выполняется до тех пор пока значение коэффициента
деления канала 1 не станет равным коэффициенту деления канала 0. При этом
длительность сигналов на выходах каналов 0 и 1 становится одинаковой и
равной полупериоду требуемой частоты управления ШД.
По окончании блока данных МК51 посылает в линию связи с МС код
При работе в ручном режиме необходимо организовать распознавание
нажатых клавиш а также «эхо режим» отображения. Вводимые параметры
должны проверяться на наличие ошибок и корректироваться. В памяти
программ должен содержаться блок данных тестового рисунка вывод которого
инициируется вводом с клавиатуры определённого кода.
Здесь изображены основной алгоритм работы системы процедуры обработки
прерывания а также вспомогательные процедуры обслуживания информационных
каналов памяти и обработки данных.
3 Построение алгоритма работы модуля сопряжения
Работа модуля МС сводится к приёму данных из ПК временного
сохранения в буферном ОЗУ и передачи данных в МПСУ по последовательному
Для нормальной работы модуля при подачи питания или выполнении
системного сброса необходимо выполнить начальную установку
микроконтроллера МК51.
Для этого необходимо выполнить следующие действия:
) загрузить в таймер ТС0 коэффициент деления 4000 для получения цикла
регенерации динамического ОЗУ 4 мс;
) загрузить в таймер ТС1 коэффициент деления для получения требуемой
скорости приёмапередачи УАПП;
разрешения прерывания. В линию связи с МПСУ посылается код команды
запроса готовности системы и ожидается поступления ответного байта ERROR
который содержит информацию о состоянии системы.
Далее ожидается поступление запроса готовности из ПК. При этом в ПК
возвращается байт ERROR к которому добавляются биты состояния модуля МС.
После этих операций МС ожидает поступления графических данных. Данные
принимаются побайтно и записываются в буферное ОЗУ. По окончании приёма
блока микроконтроллер считывает данные из ОЗУ побайтно и передаёт по
последовательному каналу в МПСУ.
Работа модуля МС проиллюстрирована в виде блок-схемы на листе
5 Построение алгоритма работы персонального компьютера
Обслуживание компьютером модуля МС заключается в загрузке данных в
буферный регистр. Загрузка каждого байта производится подпрограммой
обслуживания прерывания от МС. Причём загрузка первого байта производится
по инициативе ПК а остальных – по прерыванию. Таким образом ПК не
ожидает пока МС прочитает из буфера данные а продолжает работу с
другими задачами. Т.е. работа графопостроителя выполняется в фоновом
Алгоритм программы обслуживания графопостроителя включает в себя
команды чтения с диска файла графики а также предусматривает возможность
предварительного просмотра чертежа.
Кроме того возвращаемые МС сведения о состоянии выполненной работы и
настройки системы позволяют оператору контролировать работу комплекса и
своевременно корректировать его настройки.
Для написания программы обслуживания комплекса наиболее удобно и
целесообразно использовать язык Delphi который предназначен для объектно-
ориентированного программирования в среде Windows.
Данный язык позволяет легко реализовать обработку прерываний работу
с диском и передачу данных в МС. Кроме того позволяет создать удобный
интерфейс оператора.

ВВЕДЕНИЕ.DOC

Hа совpеменном этапе pазвития науки и техники наиболее важную pоль в
пpоцессе pазpаботки новых технических pешений игpает сбоp инфоpмации ее
обpаботка и пеpедача на последующие этапы пpоектиpования для ее
дальнейшего использования. Одной из областей деятельности человека в
которой производится сбоp и обpаботка инфоpмации является разработка
технической конструкторской технологической и другой документации в
Классический метод разработки документации включает в себя большое
количество последовательных шагов выполняемых различными подразделениями
производственного предприятия: от заказа к постановке задачи
проектирования от постановки задачи к конструкторской разработке от
конструкторской pазpаботки к технологическому процессу и т.д. до
получения опытного образца продукции. Такой метод занимает большую часть
времени от поступления заказа до выхода первой продукции. Это приводит к
повышению себестоимости продукции больших затрат времени энергии а в
некоторых случаях за время разработки продукция претерпевает моральное
Для повышения производительности работы конструкторских
технологических и других подразделений предприятий вводятся системы
автоматизированного проектирования (САПР).
К таким системам относятся средства математического моделирования
технологических процессов графической поддержки конструкторских работ
(графические системы AutoCad Pcad CorelDRAW и другие) а также
графические комплексы (графопостроители плоттеры принтеры сканеры и
другое оборудование).Использование перечисленных средств позволяет
сократить время разработки корректировки и переноса на бумажные носители
различного рода документации.
Современной промышленностью выпускается в большом количестве
разнообразная копировальная техника графические станции комплексы и
другие средства копирования размножения и вывода на бумажный носитель
графической информации. Эти средства позволяют с большой
производительностью и высоким качеством производить копирование и
распечатку документации. Однако высокая стоимость такого рода
оборудования не даёт возможности на его свободную закупку. Поэтому
ставится задача восстановления имеющегося на предприятии оборудования
его модернизации и улучшения рабочих характеристик.
Объектом модернизации был выбран графический комплекс СМП6408.02
предназначенный для вывода графической информации с магнитной ленты или
вычислительного комплекса (СМ2-М или СМ1700) на бумажный носитель.
Целью проекта предполагается разработка принципиально новой системы
управления графопостроителем средств связи с персональным компьютером и
программного обеспечения всего комплекса.
Такой подход к решению поставленной задачи позволит решить проблему
прямой связи между графическими системами AutoCad Pcad или CorelDRAW и
графопостроителем и избавит от необходимости промежуточной передачи
данных на магнитную ленту или в вычислительный комплекс.
Кроме того модернизация графопостроителя как альтернатива закупке
нового оборудования позволит в значительной степени сократить финансовые
затраты так как закупочная стоимость нового графопостроителя составляет
около 2000 а ориентировочная стоимость модернизированной системы
управления – 200 гр.
Низкая стоимость модернизированной системы управления объясняется
применением специализированного микроконтроллера серии 1816 спецификой
структуры построения системы.
При создании модернизированной системы управления был разработан
принципиально новый подход к аппаратной реализации законов управления
приводами. Кроме того был разработан нестандартный способ управления ОЗУ
За счёт новых конструкторских решений и отступления от стереотипов
при разработке микропроцессорных систем управления было получено
повышение надёжности системы уменьшения количества корпусов интегральных
схем и входящих в систему блоков а значит снизились затраты на создание
системы и затраты на её энергопотребление.
В связи с тем что модернизируемый графопостроитель является весьма
распространённым на машиностроительных предприятиях отечественной
промышленности данный проект является весьма ценным так как
обеспечивает минимум затрат на обновление оборудования.

ТЕХНОЛ~2.DOC

Технологическая часть
Назначение и конструкция графопостроителя
Графопостроитель СМП6408.02 является периферийным устройством
выполняющим функцию записи графической информации на бумажный носитель
представленной в виде графического изображения в прямоугольной системе
координат: чертежей схем графиков символов.
Графопостроитель является реальным объектом и играет важную роль в
создании технической документации.
Графопостроитель может использоваться в вычислительных комплексах СМ-
М СМ1210 СМ1700 (или аналогичных) в автоматизированных рабочих местах
систем автоматизированного проектирования как автономно так и совместно
с вычислительными комплексами через интерфейс ввода-вывода.
Источником графической информации для графопостроителя является или
вычислительный комплекс к которому он подключен или устройство внешней
памяти на магнитной ленте А311-71.
В любом случае графопостроитель принимает информацию в символьном
виде в коде КОИ-7 (ASCII). Графопостроитель имеет свой входной язык.
Конструктивно графопостроитель состоит из двухкоординатного
электромеханического устройства регистрации (УР) в которое встроен
программируемый микроконтроллер (МПК) с блоками ПЗУ А221-1210-01
(Рисунок 1.1) А221-139 А221-1310 ОЗУ СМ1634.3512.11 блоков
управления БУ-232 БУ-233 интерфейсного блока БИФ-106. Кроме того
СМП6408.02 включает в себя два блока А711-261"И" А711-261"У"» и
жгуты. УР состоит из устройства управления (УУ) представляющего собой
стойку 4.115.036 в которой размещены БПт-76 БВн151 – 4шт. БУ-234 с
блоками БЛг-50 БК-674 БУШД-3 - 2шт. и двухкоординатного механизма (МД)
установленного на нем (
Рисунок 1.1-Устройство регистрации электромеханическое
двухкоординатное: 1-устройство управления 2-блок интерфейсный БИФ-106 3-
блок управления БУ-233 4-блок управления БУ-232 5-модуль оперативной
памяти СМ1634.3512.11 6-устройство постоянное запоминающее А221-1210-
7-устройство постоянное запоминающее А221-1310 8-устройство
постоянное запоминающее А221-129 9-контроллер микропрограммируемый 10-
Рисунок 1.1–Внешний вид графопостроителя СМП6408.02:
– Механизм двухкоординатный;
– Устройство управления.
В состав графопостроителя входят:
Устройство регистрации электромеханическое двухкоординатное в составе:
) Устройство управления в составе:
а) Блок питания БПт-76;
б) Блок вентиляторов БВн-151;
г) Блок управления БУ-234 в составе:
а2) Блок управления шаговым двигателем БУШД-3;
а3) Блок логический БЛг-50;
а4) Блок комбинированный БК-674;
) Механизм двухкоординатный;
Регистр дуплексный с интерфейсом ИУС А711-261;
Контроллер микропрограммируемый в составе:
) Блок управления БУ-139;
) Блок управления БУ-140;
) Блок управления БУ-141;
) Блок управления БУ-156;
Устройство внешней памяти на магнитной ленте А311-71;
Модуль оперативной памяти СМ1634.3512.11;
Устройство постоянное запоминающее А211-139;
Устройство постоянное запоминающее А211-1310;
Устройство постоянное запоминающее А211-1310-01;
Блок интерфейсный БИФ-106;
Блок управления БУ-232;
Блок управления БУ-233.
3 Анализ системы управления графопостроителя
Особенности функциональной схемы системы управления
Система управления графопостроителя имеет многоблочную структуру.
Каждый блок выполняет определённую функцию. Для согласования работы
блоков и передачи данных между ними система имеет три интерфейса (рисунок
3). Ниже преведено назначение блоков системы управления.
А311-71 предназначен для ввода графической информации при работе
графопостроителя в автономном режиме.
А711-261 предназначен для согласования интерфейсов ИУС и интерфейса
А711-25 предназначен для согласования интерфейса ИУСИРПР.
БВн-151 предназначен для обеспечения необходимого теплового режима в
БИФ-106 предназначен для подключения ПУ-27 к МПК и реализует выход на
БИФ-109 предназначен для согласования интерфейсов С2-ИСИРПС.
БПт-76 предназначен для питания составных частей графопостроителя. БУ-
2 БУ-233 предназначены для согласования интерфейсов ИРПР и ИУС и
управления скоростью вращения ШД.
БУ-234 предназначен для управления МД и реализует выход на интерфейс
МД предназначен для закрепления бумажного носителя установки перьев
перемещения перьев по полю записи.
МПК предназначен для приема и расшифровки команд поступающих от ВК или
считываемых А311-71 с магнитной ленты и формирования команд для БИФ-106
Рисунок 1.2-Структурная электрическая схема системы управления
ОЗУ СМ1634.3512.11 предназначено для хранения данных и результатов
промежуточных вычислений.
ПЗУ А221-1210 А221-139 А221-1310-01 предназначены для хранения
рабочих микропрограмм констант и тестового рисунка.
Стойка 4.115.036 предназначена для установки в ней БПт-76 БУ-234
БВн-151 - 4шт. МПК и закрепления на ней МД.
Стойка 4.115.048 предназначена для установки в ней А311-71.
Вся работа графопостроителя осуществляется под управлением МПК и
микропрограмм записанных в ПЗУ А221-139 А221-1310 А221-1210-01.
После включения питания графопостроитель переходит в исходное
состояние при котором все перья подняты установлен ручной режим работы
заданы параметры настройки по умолчанию (скорости черчения ускорения
масштаба и задержки на опускание пера).
Гpафическая инфоpмация из вычислительного комплекса вводится в
графопостроитель через согласователь А711-25 и записывается в ОЗУ. Слова
состояния графопостроителя передаются в вычислительный комплекс через
этот же согласователь. Результаты обработки графической информации
состояние графопостроителя в цифровой форме через БИФ-106 передаются на
ПУ-27 где они отображаются в виде цифровых кодов. Состояние кнопок ПУ-27
через этот же блок передаются в МПК где они анализируются. С помощью
кнопок ПУ-27 оператор может изменить скорость черчения ускорения
масштаб задержку на опускание пера задать источник информации и другие
Пеpед чеpчением вектоpа или дуги в БУ-232 пеpедаются константы
котоpые задают режим работы графопостроителя формирующие кривую разгона-
торможения ШД оптимальную для каждого вектоpа или дуги.
Связь МПК с БУ-234 осуществляется чеpез БУ-233 имеющий два
независимых канала выходящих на интерфейс ИРПР. По одному из них
пеpедаются команды из МПК в БУ-234 по другому – слова состояния
устройства регистрации из БУ-234 в МПК. Пеpедача команд в БУ-234 всегда
стpобиpуется выходными сигналами БУ-232. Команды переданные в БУ-234
дешифрируются БЛг-50 и передаются на БУШД-3 для управления ШД и на БК-674
для управления БЭ и ПО. Сигналы кнопок ПО концевых ограничителей по оси
Y с БЭ концевых ограничителей по оси X с БКВ сформированные в слова
состояния блоком БК-674 передаются в БЛг-50 и затем через ИРПР в БУ-233.
БУ-234 по запросу передает их в МПК.
Анализ двухкоординатного электромеханического устройства регистрации
УР состоит из двух составных частей: МД и УУ.
МД предназначен для регистрации графической информации на бумажном
носителе укреплённом на планшете одним из трёх перьев установленных в
блоке электромагнитов. Электромагниты перемещаются по осям Ox и Oy
шаговыми двигателями ШДX и ШДY.
Ниже представлена кинематическая схема двухкоординатного устройства
регистрации (рисунок 1.3).
УУ предназначено для управления двигателями и блоком электромагнитов
МД реализации обмена информацией с БУ-233 через интерфейс ИРПР
конструктивного размещения в нём МПК с блоками.
Несущей конструкцией двухкоординатного механизма является рама 1
концевых выключателей 6; насос 9; направляющие 11 по которым
перемещается на подшипниках балка 10; редукторы 12 и 13 на выходе
которых установлены шкивы 16 и 17. На каретку балки устанавливается блок
электромагнитов 25 с перьями 26-28.
Редукторы 12 и 13 предназначены для осуществления редукции от шаговых
двигателей к балке для получения перемещения по осям X и Y с шагом 005
мм. Редукторы двухступенчатые. Передаточные отношения редуктора по оси X
равно 216 по оси Y – 108. Для устранения бокового зазора в зубчатых
передачах применены люфтовыбирающие колёса. Они имеют одинаковые зубчатые
венцы. Одно колесо закреплено на валу жёстко а второе подвижно. Между
колёсами установлена растянутая пружина. Под действием пружины колёса
прижимаются к разноимённым профилям зубьев сопряжённых колёс и образуют с
теми беззазорное профильное зацепление.
Планшет предназначен для закрепления на нём бумаги. Плотное прижатие бумаги
осуществляется за счёт создаваемого насосом разряжения воздуха.
Рисунок 1.4- Кинематическая схема двухкоординатного устройства
регистрации: 1-двигатель; 2-редуктор по оси O 3-канат (( 18
мм); 4-ролик (( 70); 5-ролик (( 70); 6-канат (( 12); 7-редуктор по оси Oy
( 8-Блок электромагнитов: 9-Узел пишущий; 10-Каретка; 11-ролик ((
); 12-узел натяжной; 13-шкив (( 806); 14-ролик (( 70); 15-винт
регулировочный; 16-шкив (( 813).
Блок электромагнитов представляет собой узел управления перьями. Он
состоит из магнитопровода катушек через которые проходит сердечник. При
протекании тока через обмотку катушки возникает магнитный поток который
проходин через сердечник магнитопровода якорь пера и замыкается в
воздушном зазоре между якорем и магнитопроводом. Сила создаваемая
магнитным потоком вызывает притягивание якоря к магнитопроводу и
опускает перо. Подъём пера при обестачивании обмотки происходит под
действием пружин до упора фиксатора.
Балка предназначена для перемещения блока электромагнитов
находящихся в каретке. Балка представляет собой траверсу с
выфрезерованными канавками по которым движутся по оси Y ролики каретки.
На траверсе закреплены две пластины с подшипниками и две оси с обводными
роликами которые при помощи каната передают перемещение каретке по оси
Y. При движении по оси X подшипники передвигаются по направляющим.
Передача перемещения балке осуществляется при помощи каната жёстко
связанного с балкой кронштейном.
Оценка вариантов технических решений по системе управления в целом
Из перечисленных выше конструктивных особенностей графопостроителя
можно выделить следующее:
) механическая часть не имеет особых недостатков и не требует внесения
) привод построен на базе шаговых двигателей редукторов и системы канатов
и обеспечивает безлюфтовое перемещение исполнительного органа (перьев);
) система управления имеет многоблочную структуру включающую в себя
большое количество разъёмных соединений снижающих надёжность связи между
) все блоки системы управления включая МПК построены на элементарных
логических элементах и не имею интегрированных средств обработки
информации что снижает надежность работы системы увеличивает
потребляемую мощность увеличивает габариты и вес повышает сложность в
техническом обслуживании и ремонте;
Отсюда видно – комплекс нуждается в разработке принципиально новой
системы управления которая будет обеспечивать приём графической
информации из ПК её обработку формирование сигналов управления шаговыми
двигателями и перьями а также контроль состояния датчиков. Реализация
данной задачи имеет как минимум три основных пути решения.
Удалить из системы управления блоки МПК. Разработать модуль
согласования интерфейса (МСИ) персонального компьютера и интерфейсов
системы управления. Структурная схема системы управления примет вид
представленный на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5- Структурная схема 1-го варианта модернизированной СУ
Данный вариант подразумевает минимум аппаратных изменений. Однако
имеет ряд существенных недостатков:
- структура системы остаётся многоблочной;
- требуется изменение микропрограмм записанных в ПЗУ либо проектировать
МСИ таким образом чтобы можно было исключить ПЗУ из системы управления;
- приём обработка и передача всей информации полностью возлагается на ПК
что приводит к снижению производительности в многозадачных средах типа
- требуется написание сложного программного обеспечения ПК для реализации
всех функций удалённого МПК;
- интерфейс связи МСИ и системы управления графопостроителем будет иметь
большое число линий и относительно большую протяжённость что снижает
помехоустойчивость усложняет схемы выходных и входных каскадов и
повышает потребляемую мощность.
Полностью исключить все блоки системы управления кроме БУШД-3.
Разработать модуль управления (рисунок 1.6) имеющий в своём составе
интервальный таймер необходимый для управления шаговыми двигателями и
узел сопряжения с ПК. А также блок коммутаторов фаз (БКФ) и сопряжения с
электроавтоматикой (БСЭ).
Рисунок 1.6- Структурная схема 2-го варианта модернизированной СУ
В данном варианте количество линий связи между ПК и БКФ значительно
меньше. Здесь в таймер загружаются коэффициенты деления опорной частоты.
С выхода таймера сигналы требуемой частоты (а соответственно и
скорости перемещения) поступают на входы коммутатора фаз где происходит
подсчёт числа импульсов и последующая дешифрация для формирования
сигналов управления блоками БУШД-3.
Для управления электроавтоматикой в интерфейс связи вводятся
дополнительные линии связи.
Данная система имеет ряд преимуществ над 1-м вариантом:
- структура системы имеет всего четыре блока;
- программное обеспечение системы будет иметь более простой
- аппаратно система управления будет реализована на минимальном
количестве интегральных схем.
- все функции управления графопостроителем возлагаются на ПК;
- интерфейс связи по прежнему имеет большое количество линий;
- невозможна работа графопостроителя в автономном режиме.
Полностью удалить базовую систему управления из графопостроителя.
Разработать одноплатную микропроцессорную систему управления (МПСУ) и
модуль сопряжения (МС) с ПК имеющих последовательный канал обмена
Рисунок 1.3- Структурная схема 3-го варианта модернизированной СУ
Силовые блоки управления шаговыми двигателями выполнить отдельно от
МПСУ. Для обеспечения управления в автономном режиме работы
графопостроителя добавить в систему пульт оператора имеющий в своём
составе клавиатуру и цифровую индикацию.
В состав МПСУ должны входить:
) ПЗУ для хранения микропрограмм работы системы;
) ОЗУ для хранения графической информации;
) схему приёма и передачи данных в последовательном коде;
) схему управления индикацией и сканирования матрицы клавиатуры и
) схему управления блоком электромагнитов;
) схему коммутации фаз.
Модуль сопряжения должен иметь:
) схему приёма-передачи данных в последовательном коде;
) буферное ОЗУ для промежуточного хранения данных;
) схему сопряжения с интерфейсом ПК;
) контроллер обмена данными.
В данной системе управления полностью решена проблема многоблочной
структуры а также количества линий связи между ПК и МПСУ. Применение
последовательного канала связи позволит сократить число линий до одной.
Управление графопостроителем полностью возложено на микропроцессор.
Передачей информации в МПСУ управляет контроллер обмена. Таким образом в
функцию ПК входит только передача данных в буферную память МС.
Данная система позволит графопостроителю функционировать в автономном
режиме (при отсутствии связи с ПК). В таком режиме возможна организация
вывода на бумажный носитель тестовых графических фигур для контроля и
Система имеет наибольшее преимущество над перечисленными выше и
обладает всеми необходимыми качествами удовлетворяющие предъявляемые к
Техническая характеристика графопостроителя
В соответствии с [__] можно выделить следующие характеристики
– тип графопостроителя_планшетный;
– носитель записи_бумага картографическая ГОСТ 1339-72 бумага
– рабочее поле записи мм не менее_841 х 549;
– разрешающая способность (минимальный шаг) мм_005;
– минимальный программируемый шаг мм_01;
– статическая погрешность мм не более_±02;
– максимальная динамическая погрешность при максимальном ускорении
записи мм не более_±02;
– повторяемость записи мм не более_015;
– максимальная скорость перемещения пера по оси ммс не менее_600;
– количество цветов записи (перьев)_3;
– число одновременно воспроизводимых цветов_1;
– масштабы записи_1:10 1:5 1:4 1:2 1:1 2:1 4:1 5:1 10:1 20:1;
– система координат_абсолютнаяотносительная;
– тип интерполяции_линейная круговая;
– виды записываемых графических данных_линия сплошная штриховая штрих-
пунктирная дуга окружность символ;
– кодирование алфавитно-цифровых специальных и управляющих символов_по
ГОСТ 13052-74 табл. КОИ-7Н0 КОИ-7Н1;
– набор записываемых алфавитно-цифровых символов_набор 2 ГОСТ 19767-74.
– МПК конструктивно состоит из четырёх блоков: БУ-139 БУ-140 БУ-141
БУ-156 и имеет следующие характеристики:
– разрядность данных_16 бит
– Разрядность микрокоманд_18 бит (из них 2 контрольных)
– Количество выполняемых арифметических и логических операций_48
– Количество выполняемых операций сдвига_7
– Количество регистров доступных программисту_22
– Тип внешнего интерфейса_ИУС
– Адресуемая ёмкость памяти микрокоманд_64К слов
– Адресуемая ёмкость ОЗУ_64К слов
– Количество обслуживаемых адресов устройств ввода-вывода_256
– Система прерываний_многоуровневая.
Постановка задач на проектирование
Из пречисленных выше вариантов технических решений выбираем
микропроцессорную систему управления с последовательным каналом обмена.
Данная система является наиболее приемлемой т.к. имеет наиболее простую
и гибкую структуру позволяет сократить число плат (а значит и количество
разъёмных соединений) а также линий связи с ПК. Для реализации этого
варианта необходимо произвести анализ работы приводов выбрать и
обосновать режим работы ШД; определить состав каналов управления
электроавтоматикой и пульта оператора; провести обоснованный выбор
центрального процессора и вспомогательных схем; спроектировать
принципиальные схемы МПСУ и модуля сопряжения с ПК; разработать алгоритм
Таким образом в задачу проектирования входит:
) разработка блоков управления шаговыми двигателями;
) разработка микропроцессорной системы управления приводами и
) разработка модуля сопряжения с персональной ЭВМ;
) разработка программного обеспечения МПСУ и МС а также ПК.

Принципиальная схема.dwg

ДИПЛОМ~2.DOC

Технико-экономическое обоснование
В принятом к разработке варианте системы управления полностью решена
проблема многоблочной структуры а также количества линий связи между ПК
и МПСУ. Применение последовательного канала связи позволило сократить
число линий до одной.
Управление графопостроителем полностью возложено на микропроцессор.
Передачей информации в МПСУ управляет контроллер обмена. Таким образом в
функцию ПК входит только создание графических файлов чертежей и передача
данных в буферную память МС.
Данная система позволит графопостроителю функционировать в фоновом
режиме т.е. во время вывода чертежа на бумажный носитель оператор может
продолжать работу на ПК с графическим пакетом или другими прикладными
Система имеет наибольшее преимущество над перечисленными выше и
обладает всеми необходимыми качествами удовлетворяющие предъявляемые к
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ В СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ.
В экономических расчетах определение капитальных вложений в средства
автоматизации включают: расчет капитальных вложений по базовому варианту
(аналога конструкции) и по проектируемому варианту. Методика расчета в
обоих вариантах аналогична.
Капитальные вложения [pic] состоят из балансовой стоимости средств
автоматизации и капитальных вложений в производственные площади [pic].
Так как проектируемые средства автоматизации будут установлены на месте
базовой конструкции средств автоматизации. и замена состоит лишь в
отдельных модернизированных узлах. то общие капитальные вложения будут
состоять только из кап. вложений в балансовую стоимость т.е. [pic].
В свою очередь первоначальная (балансовая) стоимость автоматических
систем управления включает:
где [pic]- оптовая цена системы автоматизации на период расчетов гр.
[pic]- расходы на доставку монтаж наладку оборудования гр.
При укрупненных расчетах [pic] принимается в размере 10 – 15% от
оптовой цены средства автоматизации.
Ориентировочная стоимость базовой системы около 500 гр
модернизированной – 150 гр.
Тогда кап. вложения в балансовую стоимость базовой системы составят
[pic] гр. а для модернизированной системы - [pic]гр.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Изменяющаяся часть технологической себестоимости может быть
представлена в следующем виде:
где [pic]- стоимость расходуемых материалов гр.
[pic]- стоимость расходуемой технологической энергии гр.
[pic]- величина основной и дополнительной зарплаты основных рабочих
[pic]- зарплата персонала обслуживающего эксплуатируемую систему
[pic]- суммарные отчисления в бюджет по зарплате гр.
[pic]- амортизационные отчисления на реновацию системы управления
[pic] - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования. гр.
Так как графический комплекс является оборудованием проектных или
конструкторских бюро то его обслуживает только персонал бюро. Т.е.
статья «основная и дополнительная зарплата основных рабочих» исключается.
Для обслуживания как базового так и модернизированного комплекса
необходимо и достаточно одного служащего. Таким образом статьи «зарплата
персонала обслуживающего эксплуатируемую систему» и «суммарные
отчисления в бюджет по зарплате» также могут быть исключены т.к. не
изменяются при переходе к эксплуатации модернизированной системы. Тогда
изменяющаяся часть технологической себестоимости примет вид:
Расчет расходов на основные материалы.
Стоимость основных материалов потребляемых на изготовление чертежей
определяется из формулы:
где [pic]- годовая программа запуска в производство шт.
Ц – стоимость расходного материала используемого при выпускаемого
Годовая программа запуска определяется по формуле:
где Nвып - годовая программа выпуска изделий(кг)
а - коэффициент учитывающий процент брака и составляет 05-1%.
Программа выпуска чертежей определяется как:
где [pic]- часовая производительность графопостроителя ч
[pic]- действительный фона времени работы комплекса час.
Действительный фонд времени работы укрупнено может рассчитываться по
где S - число смен работы оборудования (для конструкторских бюро
- процент простоев оборудования в ремонте. % (для базового варианта
составляет 4% для модернизированного – 2%).
Тогда действительный фонд времени для базовой системы:
для модернизированной системы:
Производительность базовой системы при работе на максимальной
скорости перемещения 600 ммс и суммарной длине линий 300 м составит
Производительность модернизированной системы при работе на
максимальной скорости перемещения 800 ммс и суммарной длине линий 300 м
составит около 96штчас.
Программа выпуска чертежей для базовой системы:
Для модернизированной системы:
Годовая программа запуска для базовой системы:
Стоимость одного пера с расходом краски на 8000м составляет 01 гр.
Стоимость краски расходуемой на один чертёж составит около:
Стоимость одного листа ватмана 075 гр. Тогда стоимость основных
материалов расходуемых на один чертёж составит 0754 гр.
для базовой системы составит:
Стоимость расходуемой технологической энергии.
Общая стоимость расходуемой энергии определяется по формуле:
где Рс - средняя потребляемая мощность оборудования кВт.
Fд - действительный фонд времени работы оборудования. час.
Sм - стоимость одного киловатт-часа гр (составляет 017 грю).
Потребляемая мощность базовой системы составляет 09 кВт а
модернизированной около 07 кВт.
Тогда для базовой системы:
4 Амортизационные отчисления на реновацию систем управления
Учитывая что проект модернизации системы управления не затрагивает
модернизацию основного технологического оборудования
(электромеханического устройства регистрации) то изменяющаяся часть
общих амортизационных отчислений учитываемых в расчетах себестоимости
продукции касается только системы управления.
Так как модернизированная система занимает туже производственную
площадь что и базовая то расчеты производятся следующим образом:
где Нс – норма амортизационных отчислений на реновацию систем
управления: % (для базовой системы – 15% для модернизированной системы –
6 Расходы на содержание и эксплуатацию системы
Эксплуатационные расходы на содержание и эксплуатацию системы
представляют собой заработную плату обслуживающего персонала расходы по
текущему ремонту и текущему обслуживанию систем.
Заработная плата обслуживающего персонала включает затраты на
содержание наладчика и (или) ремонтника. Для обслуживания комплекса
достаточно одного ремонтника. Тогда эксплуатационные расходы составят:
где [pic]- время затрачиваемое на ремонт системы в год ч
[pic] - часовая тарифная ставка ремонтника гр.
[pic]- коэффициенты учитывающие премии и доплаты соответственно
(составляют около 11 каждый).
[pic] - коэффициент отчислений на соцстрах фонд Чернобыля и
занятости равный 1.475.
Время затрачиваемое на ремонт базовой системы:
Часовая тарифная ставка ремонтника составляет около 15 гр.
В расходы по текущему ремонту и обслуживанию системы входят стоимость
материалов при ремонте которые можно определить как процент от
балансовой стоимости управляющей системы.
Так для базовой системы:
где [pic] - процент отчислений на техобслуживание и ремонт
составляющий 8% и 6% соответственно.
Итоговая сумма затрат на содержание и эксплуатации управляющих систем
рассчитывается по формуле:
Все расчеты годовых затрат на производство продукции до и после
модернизации сведены в таблицу 51
№ НаименоваБазовый вариант Проектируемый. Отклонения
ние вариант ( + ) - увеличен.
затрат ( - ) - снижение
См 10896 14830 3934
Сэ 30404 2414 -6264
Ср 2342 11966 -11454
РАСЧЕТ ГОДОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Величина годового экономического эффекта рассчитывается по формуле:
где [pic] и [pic] - себестоимость выпускаемой продукции (годовая) по
базовому и новому варианту гр. (приведенная).
[pic] и [pic]- величина капитальных вложений в средства автоматизации
по базовому и новому вариантам гр. (приведенные).
Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений равный
Удельные капитальные вложения по базовому и новому вариантам
рассчитываются из формул:
Удельная себестоимость по базовому и новому вариантам рассчитывается
Тогда величина годового экономического эффекта:
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА Н ВЫВОДЫ ПО ПРИНЯТЫМ
ТЕХНИЧЕСКИМ РЕШЕНИЯМ.
Для расчета технико-экономических показателей проекта определяют:
Снижение себестоимости продукции как разность затрат между базовым
и проектируемым вариантами:
в процентах С = 100 - Сп Сб 100
где Со Сп - себестоимость приведенная или общего объема продукции.
согласно табл.1 или п.4.3. гр.
Изменение капитальных затрат как разность затрат в базовом и
проектируемом вариантах:
в процентах К = 100 – Кп Кб 100
Увеличение программы выпуска изделий как разность объемов
выпускаемой продукции по проектируемому и базовому вариантам:
Nвып.п - Nвып.б = Nвып
в процентах Nвып = 100 - Nвып.п Nвып.б. 100
Сокращение времени простоев оборудования т.е. сокращение времени
затрачиваемого на ремонт систем управления в год:
в процентах Тр = 100 - Тр.п Тр.б 100.
Сокращение расхода технологической энергии как разность
потребляемой в базовом и проектируемом вариантах энергии:
в процентах Сэ = 100 - Сэ.п Сэ.б 100
Снижение трудоемкости изготовления продукции в нормо-час
в процентах tшт = 100 - tшт2 tшт1 100.
где tшт1 и tшт2 - штучное время изготовления продукции до и после
модернизации нормо-час
Повышение производительности труда за счет снижения
Рп = tшт 100 100 - tшт
Условное высвобождение численности рабочих
Чр = (П1 - П2) Фд Кн
где П1 и П2 - производительность до и после модернизации. ч; кг
Фд - действительный фонд времени работы одного рабочего ч.
п - число рабочих в одну смену чел
Кн - коэффициент выполнения нормы (принимается в пределах 105 -
Повышение коэффициента загрузки оборудования в %
Кз = Кз(пр) - Кз(баз)
Кз = [Кз(пр) Кз(баз)] 100 - 100
где Кз - коэффициент загрузки оборудования определяемый как частное
от деления фактического времени работы оборудования на максимально
Экономические выводы по принятым техническим решениям производятся
путем сопоставления технико-экономических показателей базового и
проектируемого вариантов.
Например: использование микропроцессорной техники снижает потребление
электроэнергии сокращает простои оборудования за счет продолжительности
ремонтов и их количества увеличивает производительность труда выпуск
продукции содействует совершенствованию технологии изготовления
продукции снижая материалоемкость продукции сокращая брак. уменьшает
производственной площади высвобождая ее для других производственных
Подтверждаются экономические выводы по проекту модернизации технико-
экономическими показателями представленными в табл. 2.
№ Наименование показателей Единица Базовый вариантПроектируем.
Вид управления Ручн полуавтом автомат
Действительный фонд времени ч
Время наработки системы ч (по расчета технической частя
управления на отказ проекта)
Сокращение времени простоев в ч(%)
Повышение коэффициента загрузки %
Трудоемкость изготовления Нормо-ч
детали-представителя
Снижение трудоемкости %
Программа выпуска продукции Шт(кг)
Увеличение программы выпуска %
Средняя потребляемая мощность кВт
Сокращение расхода %
технологической энергии
Сокращение технологического брака%
Сокращение стоимости расходуемых Гр.(%)
Себестоимость изделия гр.
Снижение себестоимости %
Капитальные вложения гр.
Годовой экономии. эффект гр.
Срок окупаемости капитальных лет
Рис.1. Блок-схема алгоритма расчета годового экономического эффекта
Расчет стоимости расходуемых материалов
Расчет стоимости расходуемой технологической энергии
Расчет расходов на зарплату и отчислений в бюджет
Расчет суммы амортизационных отчислений на реновацию систем управления
Расчет изменяющейся части технологической себестоимости продукции
Расчет приведенных затрат
Расчет годового экономического эффекта и срока окупаемости кап. затрат

Принципиальная схема Vert.dwg

ПРИНЦИП.DOC

При проектировании принципиальной схемы микропроцессорной системы
управления необходимо учесть что однокристальный микроконтроллер МК51
имеет мультиплексированную шину адресаданных при обращении к внешней
Для фиксирования адреса необходимо применять регистр.
Так как количество информационных каналов равно пяти то можно не
применять дешифратор адреса а сигналы «выбор корпуса» брать
непосредственно с линий адреса. Тогда для фиксации адреса необходимо и
достаточно применить один буферный регистр. Запись адреса в регистр
Чтениезапись данных в регистры каналов синхронизируется сигналами
МК51 «WR» и «RD». Для передачи данных в каналы используется общая шина
данных причём обращение к каналам организовано как работа с внешней
памятью данных сопровождаемых сигналом МК512 «PSEN» который разрешает
буферному регистру адреса выдачу сигналов «выбор корпуса».
Каналы управления ЩД а также управления клавиатуройдисплеем требуют
сигналов синхронизации причем каналы управления ШД требуют
синхронизирующий сигнал частотой 2 МГц а канал управления
клавиатуройдисплеем не более 32 МГц. Так как сигнал «ALE» частотой 2
МГц вырабатывается МК51 не зависимо от выполняемых команд то он может
быть использован для подачи на информационные каналы.
Для управления динамическим ОЗУ данных требуется применение
специализированного контроллера динамической памяти. При этом схема
значительно усложнится и увеличится время цикла обращения к памяти. Такой
путь решения является весьма трудоёмким и не оправдывает затрат.
Так как МК51 имеет 4-ре порта из два из которых (Р0 и Р3)
используются как альтернативные (шина данных и шина управления) а два
(Р1 и Р2) не используются то свободные порты можно использовать для
управления динамическим ОЗУ.
Порт Р1 и две линии порта Р2 (Р2.0 и Р2.1) используются для
формирования мультиплексированной шины адреса а линии Р2.2 Р2.3 и Р2.4
для выработки сигналов «RAS» «CAS» и «WRRD». Для чтениязаписи данных в
память используется общая шина данных но обращение к памяти со стороны
МК51 осуществляется не как к внешней памяти а как к порту. Т.е.
чтениезапись в память осуществляется командами чтениязаписи порта Р0.
Такой способ управления ОЗУ динамического типа является принципиально
новым позволяет сократить количество ИС а также время обращения.
При обработке внешнего прерывания поступающего с контроллера
прерываний необходимо организовать выдачу сигнала подтверждения
прерывания «INTA». Для этого можно использовать одну из свободных линий
порта Р2 (например Р2.6).
Так как линии приёмапередачи последовательного порта МК51 являются
разделёнными необходимо применить схему объединения.
Кроме того для согласования уровней МК51 (ТТЛ) и уровня
последовательного канала (±12 В) необходимо применить схемы приёмника и
передатчика например К170АП2 (два передатчика) и К170УП2 (четыре
приёмника). Для переключения данных схем на приём (передачу) необходимо
выделить одну из свободных линий порта Р2 (например Р2.5).

Общий вид.dwg

ТЕХНИКО.DOC

Технико-экономическое обоснование
В принятом к разработке варианте системы управления полностью решена
проблема многоблочной структуры а также количества линий связи между ПК
и МПСУ. Применение последовательного канала связи позволило сократить
число линий до одной.
Управление графопостроителем полностью возложено на микропроцессор.
Передачей информации в МПСУ управляет контроллер обмена. Таким образом в
функцию ПК входит только создание графических файлов чертежей и передача
данных в буферную память МС.
Данная система позволит графопостроителю функционировать в фоновом
режиме т.е. во время вывода чертежа на бумажный носитель оператор может
продолжать работу на ПК с графическим пакетом или другими прикладными
Система имеет наибольшее преимущество над перечисленными выше и
обладает всеми необходимыми качествами удовлетворяющие предъявляемые к
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ В СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ.
В экономических расчетах определение капитальных вложений в средства
автоматизации включают: расчет капитальных вложений по базовому варианту
(аналога конструкции) и по проектируемому варианту. Методика расчета в
обоих вариантах аналогична.
Капитальные вложения [pic] состоят из балансовой стоимости средств
автоматизации и капитальных вложений в производственные площади [pic].
Так как проектируемые средства автоматизации будут установлены на месте
базовой конструкции средств автоматизации. и замена состоит лишь в
отдельных модернизированных узлах. то общие капитальные вложения будут
состоять только из кап. вложений в балансовую стоимость т.е. [pic].
В свою очередь первоначальная (балансовая) стоимость автоматических
систем управления включает:
где [pic]- оптовая цена системы автоматизации на период расчетов гр.
[pic]- расходы на доставку монтаж наладку оборудования гр.
При укрупненных расчетах [pic] принимается в размере 10 – 15% от
оптовой цены средства автоматизации.
Ориентировочная стоимость базовой системы около 500 гр
модернизированной – 150 гр.
Тогда кап. вложения в балансовую стоимость базовой системы составят
[pic] гр. а для модернизированной системы - [pic]гр.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Изменяющаяся часть технологической себестоимости может быть
представлена в следующем виде:
где [pic]- стоимость расходуемых материалов гр.
[pic]- стоимость расходуемой технологической энергии гр.
[pic]- величина основной и дополнительной зарплаты основных рабочих
[pic]- зарплата персонала обслуживающего эксплуатируемую систему
[pic]- суммарные отчисления в бюджет по зарплате гр.
[pic]- амортизационные отчисления на реновацию системы управления
[pic] - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования. гр.
Так как графический комплекс является оборудованием проектных или
конструкторских бюро то его обслуживает только персонал бюро. Т.е.
статья «основная и дополнительная зарплата основных рабочих» исключается.
Для обслуживания как базового так и модернизированного комплекса
необходимо и достаточно одного служащего. Таким образом статьи «зарплата
персонала обслуживающего эксплуатируемую систему» и «суммарные
отчисления в бюджет по зарплате» также могут быть исключены т.к. не
изменяются при переходе к эксплуатации модернизированной системы. Тогда
изменяющаяся часть технологической себестоимости примет вид:
Расчет расходов на основные материалы.
Стоимость основных материалов потребляемых на изготовление чертежей
определяется из формулы:
где [pic]- годовая программа запуска в производство шт.
Ц – стоимость расходного материала используемого при выпускаемого
Годовая программа запуска определяется по формуле:
где Nвып - годовая программа выпуска изделий(кг)
а - коэффициент учитывающий процент брака и составляет 05-1%.
Программа выпуска чертежей определяется как:
где [pic]- часовая производительность графопостроителя ч
[pic]- действительный фона времени работы комплекса час.
Действительный фонд времени работы укрупнено может рассчитываться по
где S - число смен работы оборудования (для конструкторских бюро
- процент простоев оборудования в ремонте. % (для базового варианта
составляет 4% для модернизированного – 2%).
Тогда действительный фонд времени для базовой системы:
для модернизированной системы:
Производительность базовой системы при работе на максимальной
скорости перемещения 600 ммс и суммарной длине линий 300 м составит
Производительность модернизированной системы при работе на
максимальной скорости перемещения 800 ммс и суммарной длине линий 300 м
составит около 96штчас.
Программа выпуска чертежей для базовой системы:
Для модернизированной системы:
Годовая программа запуска для базовой системы:
Стоимость одного пера с расходом краски на 8000м составляет 01 гр.
Стоимость краски расходуемой на один чертёж составит около:
Стоимость одного листа ватмана 075 гр. Тогда стоимость основных
материалов расходуемых на один чертёж составит 0754 гр.
для базовой системы составит:
Стоимость расходуемой технологической энергии.
Общая стоимость расходуемой энергии определяется по формуле:
где Рс - средняя потребляемая мощность оборудования кВт.
Fд - действительный фонд времени работы оборудования. час.
Sм - стоимость одного киловатт-часа гр (составляет 017 грю).
Потребляемая мощность базовой системы составляет 09 кВт а
модернизированной около 07 кВт.
Тогда для базовой системы:
4 Амортизационные отчисления на реновацию систем управления
Учитывая что проект модернизации системы управления не затрагивает
модернизацию основного технологического оборудования
(электромеханического устройства регистрации) то изменяющаяся часть
общих амортизационных отчислений учитываемых в расчетах себестоимости
продукции касается только системы управления.
Так как модернизированная система занимает туже производственную
площадь что и базовая то расчеты производятся следующим образом:
где Нс – норма амортизационных отчислений на реновацию систем
управления: % (для базовой системы – 15% для модернизированной системы –
6 Расходы на содержание и эксплуатацию системы
Эксплуатационные расходы на содержание и эксплуатацию системы
представляют собой заработную плату обслуживающего персонала расходы по
текущему ремонту и текущему обслуживанию систем.
Заработная плата обслуживающего персонала включает затраты на
содержание наладчика и (или) ремонтника. Для обслуживания комплекса
достаточно одного ремонтника. Тогда эксплуатационные расходы составят:
где [pic]- время затрачиваемое на ремонт системы в год ч
[pic] - часовая тарифная ставка ремонтника гр.
[pic]- коэффициенты учитывающие премии и доплаты соответственно
(составляют около 11 каждый).
[pic] - коэффициент отчислений на соцстрах фонд Чернобыля и
занятости равный 1.475.
Время затрачиваемое на ремонт базовой системы:
Часовая тарифная ставка ремонтника составляет около 15 гр.
В расходы по текущему ремонту и обслуживанию системы входят стоимость
материалов при ремонте которые можно определить как процент от
балансовой стоимости управляющей системы.
Так для базовой системы:
где [pic] - процент отчислений на техобслуживание и ремонт
составляющий 8% и 6% соответственно.
Итоговая сумма затрат на содержание и эксплуатации управляющих систем
рассчитывается по формуле:
Все расчеты годовых затрат на производство продукции до и после
модернизации сведены в таблицу 51
№ НаименоваБазовый вариант Проектируемый. Отклонения
ние вариант ( + ) - увеличен.
затрат ( - ) - снижение
См 10896 14830 3934
Сэ 30404 2414 -6264
Ср 2342 11966 -11454
РАСЧЕТ ГОДОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Величина годового экономического эффекта рассчитывается по формуле:
где [pic] и [pic] - себестоимость выпускаемой продукции (годовая) по
базовому и новому варианту гр. (приведенная).
[pic] и [pic]- величина капитальных вложений в средства автоматизации
по базовому и новому вариантам гр. (приведенные).
Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений равный
Удельные капитальные вложения по базовому и новому вариантам
рассчитываются из формул:
Удельная себестоимость по базовому и новому вариантам рассчитывается
Тогда величина годового экономического эффекта:
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА Н ВЫВОДЫ ПО ПРИНЯТЫМ
ТЕХНИЧЕСКИМ РЕШЕНИЯМ
Для расчета технико-экономических показателей проекта определяют:
Снижение себестоимости продукции как разность затрат между
базовым и проектируемым вариантами:
Изменение капитальных затрат как разность затрат в базовом и
проектируемом вариантах:
Увеличение программы выпуска изделий как разность объемов выпускаемой
продукции по проектируемому и базовому вариантам:
Сокращение времени простоев оборудования т.е. сокращение времени
затрачиваемого на ремонт систем управления в год:
Сокращение расхода энергии как разность потребляемой в базовом и
проектируемом вариантах :
Снижение трудоемкости изготовления продукции в нормо-час
Повышение производительности труда за счет снижения трудоемкости в %
Повышение коэффициента загрузки оборудования в %
Путем сопоставления технико-экономических показателей базового и
модернизированного вариантов комплекса можно сделать вывод: применение
модернизированной системы управления позволит повысить производительность
комплекса на 40 % сократить время простоя в ремонте на 51 % снизить
потребление электроэнергии на 21 % увеличить программу выпуска на 36 %.
Кроме того затраты на капитальные вложения сократятся на 70 %.
Модернизированная система управления позволит получить годовой
экономический эффект 47568 гр.
Подтверждаются экономические выводы по проекту модернизации технико-
экономическими показателями представленными в таблице 5.1.
№ Наименование показателей Единица Базовый Проектируем
п п измерениявариант . Вариант
Вид управления Автомат. Автомат.
Действительный фонд времени загрузки ч 1987 2029
Сокращение времени простоев в ремонтеч(%) 83 41 (51)
Повышение коэффициента загрузки % 096 098
Трудоемкость вычерчивания чертежа Нормо-ч 014 01
Снижение трудоемкости % 296
Программа выпуска продукции Шт 14308 19475
Увеличение программы выпуска % 36
Средняя потребляемая мощность системыкВт 09 07
Сокращение расхода технологической % 22
Капитальные вложения гр. 550 165
Годовой экономии. эффект гр. 47568

ДИПЛОМ~1.DOC

Анализируя проделанную работу можно сказать что модернизированная
система управления полностью соответствует требованиям задачи
проектирования позволяет повысить производительность графического
комплекса сократить потребляемую электроэнергию. Применение
разработанной системы позволяет получить годовой экономический эффект –
Кроме того модернизация системы управления как альтернатива закупке
нового оборудования позволяет сэкономить средства предприятия.
Полученные характеристики модернизированной системы достигается
применением микропроцессорной системы управления которая включает в себя
принципиально новые разработки в области управления шаговыми
Структура разработанной системы управления а также возможность
быстрой корректировки параметров настройки (скорости перемещения и т.
д.) позволяет применять её не только для управления приводами
графопостроителя. Так например добавив в систему гидравлические
усилители её можно использовать для управления перемещением суппортов
или столов металлорежущих станков. Это позволяет расширить область
Характеристики разработанной системы дают предпосылки её выхода на
мировой рынок систем управления.
Устройства вывода графической информации СМП6408. Руководство по
эксплуатации. Часть 1. 3.044.011 РЭ.
Р. М. Терещук К. М. Терещук С. А. Седов. Полупроводниковые приёмно-
усилительные устройства. Справочник радиолюбителя.(2-е изд..(Киев:
Наукова думка 1982.(670 с.
Цифровые интегральные микросхемы: Справочник.-Минс: 1996.-320 с.
Сташин В. В. Урусов Н. В. проектирование цифровых устройств на
однокристальных микроконтроллерах. (Киев: Наукова думка 1990.(440 с.
Демирчоглян Г. Г. Компьютер и здоровье. Дом. библ-ка б — М.:
Издательство «Лукоморье» Темп МБ Новый Центр 1997. — 256 с.:ил.

СОДЕРЖ~1.DOC

Технологическая часть
1 Назначение и конструкция графопостроителя
2 Анализ системы управления графопостроителя
2.1 Особенности функциональной схемы системы управления
2.2 Анализ двухкоординатного электромеханического устройства
2.3 Оценка вариантов технических решений по системе управления в
2.4 Техническая характеристика графопостроителя
3 Постановка задач на проектирование
Расчётно-конструкторская часть
1 Проверочный расчёт приводов
2 Расчет и проектирование устройства преобразования энергии сети
3 Выбор режим работы привода и закона коммутации фаз
4 Проектирование канала управления шаговым двигателем
5 Проектирование средств сопряжения с датчиками и электроавтоматикой
1 Определение объёма обрабатываемой информации
2 Проектирование структурной схемы системы управления
3 Выбор интегральных схем для построения системы управления
4 Проектирование принципиальной схемы системы управления
5 Проектирование средств сопряжения с персональным компьютером
Разработка программного обеспечения
1 Построение алгоритма работы системы управления
2 Построение алгоритма работы модуля сопряжения
3 Построение алгоритма работы персонального компьютера
Технико-экономическое обоснование
1 Определение капитальных вложений в средства автоматизации
2 Определение годовых затрат на эксплуатацию средств автоматизации
2.1 Расчет расходов на основные материалы
2.2 Стоимость расходуемой технологической энергии
2.3 Амортизационные отчисления на реновацию систем управления
2.4 Расходы на содержание и эксплуатацию системы
2.5 Расчет годового экономического эффекта
2.6 Технико-экономические показатели проекта н выводы по принятым
техническим решениям
Охрана труда и противопожарная техника
1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
2 Требования к освещению
3 Требования к параметрам микроклимата
4 Электробезопасность. Расчёт защитного заземления
5 Пожарная безопасность
6 Организация рабочего места
7 Требования к режиму труда
Модернизация графического комплекса на базе графопостроителя СМП6408
Записка пояснительная

РЕФЕРАТ.DOC

В данном дипломном проекте разработана микропроцессорная система
управления графическим комплексом на базе графопостроителя СМП6408
производительности устойчивости работы а также эргономики рабочего
Расчетно-пояснительная записка содержит:
Графическая часть проекта содержит:
В технологической части проведен анализ объекта: его механики и
системы управления. В соответствии с этим была сформулирована задача
В расчетно-конструкторской части проведены проверочные расчёты
приводов разработаны устройства преобразования энергии сети каналы
управления шаговыми электродвигателями и средства сопряжения с
В специальной части разработана структура системы управления выбрана
элементная база и разработана принципиальная схема системы. Кроме того
спроектирован алгоритм работы системы.
Расчет технико-экономических показателей выявил экономический эффект
от применения данной системы.
Намечены основные пути минимизации опасных и вредных факторов на
В разделе гражданской обороны произведен анализ устойчивости объекта
к воздействию ударной волны при взрыве 108 тонн пропана на расстоянии 405
метров от объекта и намечены мероприятия направленные на повышение
устойчивости объекта.

Структурная.dwg

ЧП Simovert Masterdrives n6SE7137-0EE62-3BA0
Simatic S7-300n(ведущий)
Модуль вывода дискретных сигналn 6SE7322-1BF01-0AA0
Simatic S7-300n(ведомый)
Кодовый многооборотный датчик
Модуль ввода дискретных сигналn 6SE7322-1BF01-0AA0
Индуктивный датчик сближения №1nBERO 3RG40 41-6KD00
Индуктивный датчик сближения №9nBERO 3RG40 41-6KD00
Индуктивный датчик сближения №10nBERO 3RG40 41-6KD00
Индуктивный датчик сближения №18nBERO 3RG40 41-6KD00
Simatic nS7-300n(ведущий)
Канал температуры №1
Канал температуры №6

РАСЧЁТ~1.DOC

Расчётно-конструкторская часть
Проверочный расчёт приводов
Базовый вариант графического комплекса оборудован шаговыми
электродвигателями типа ШД-5Д1М. Возникает необходимость проверки
статических и динамических нагрузок приложенных к приводам.
Кроме того данный расчёт будет необходим в дальнейшем для
определения закона управления ШД.
Для определения статических нагрузок на приводы необходимо определить
составляющие силы сопротивления:
где [p [pic]-момент трения в
редукторе; [pic]-момент трения в механизме передачи движения (трос-балка
трос каретка); [pic]-момент трения пишущего узла (пера) о поверхность
Так как величина силы технологического сопротивления мала то ею
По данным полученным экспериментальным путём усилие «срыва» с места
механизма привода каретки составляет [pic]. Усилие «срыва» с места
механизма привода балки составляет [pic]. Замеры усилий были проведены
динамометром при снятых со шпонок приводных шкивах.
Отсюда статические моменты усилия на шаговые электродвигателя будут
Т.е. усилие «сухого трения» на оба электродвигателя приблизительно
Для приблизительной оценки моментов инерции подвижных узлов
механизма приведенных к валу двигателя можно воспользоваться
где [pic]- момент инерции двигателя.
Для определения мощности двигателя используем выражение:
где [pic]-максимальная угловая скорость:
где [pic]-максимальная скорость перемещения [pic]-радиус приводного
барабана i=216-коэффициент редуцирования.
Тогда мощность двигателя составит:
Из приведенных выше расчётов и технических характеристик ШД можно
сделать вывод что установленные на МД шаговые электродвигатели полностью
удовлетворяют требованию момента нагрузки и мощности.
Расчет и проектирование устройства преобразования энергии сети
Используемое в базовом варианте устройство преобразования энергии
сети (УПЭС) имеет ряд недостатков:
) выходные каскады не выдерживают рабочих токов;
) низкий коэффициент стабилизации рабочего тока;
) плохая защита по току.
Для проектирования новой УПЭС необходимо учитывать что напряжение
питания обмоток шагового двигателя составляет 60 В а рабочий ток
достигает 3 А. По рекомендациям приведенным в [2] наиболее лучшей схемой
управления шаговыми двигателями является система широтно-импульсной
модуляции тока фазы. Ниже приведена структурная схема одного канала такой
системы (рисунок 2.1)
Рисунок 2.1 Структурная схема системы управления шаговым двигателем
Здесь введена обратная связь по току чем и достигается его
стабилизация. На вход системы подаётся сигнал разрешения включения фазы
(уровень ТТЛ). Этот сигнал нормализуется входным звеном в сигнал [pic]
величина которого пропорциональна рабочему току фазы. [pic] поданный на
вход сумматора складывается с сигналом обратной связи по току [pic].
Результирующий сигнал [pic] поступает на регулятор тока и далее на ШИП.
Таким образом скважность напряжения на фазе двигателя будет
пропорциональна сигналу [pic].
С увеличением тока фазы величина сигнала [pic] возрастает а [pic] -
уменьшается. Соответственно напряжение и ток в фазе двигателя снижаются.
На листе 6 формата А2 (ДП 10.94549.006.Э3) представлена
принципиальная электрическая схема каскадов УПЭС позволяющая управлять
включением обмотки фазы шагового двигателя.
Схема представляет собой усилитель мощности с широтно-импульсной
модуляцией тока в нагрузке. Управляющим элементом цепи обратной связи
является операционный усилитель DA1 на инвертирующий вход которого
подаётся напряжение «уставки» ([pic]) формируемого элементами
связи формируемый на измерительном резисторе R17 типа С5-16МВ-2Вт
сопротивлением 01 Ом включенным последовательно с обмоткой ШД. Резистор
R1 задаёт коэффициент усиления усилителя DA1. Диоды VD1 и VD2 защищают
вход усилителя от перегрузки по входному напряжению.
Входной сигнал Ф1 равный нулю поступает на триггер Шмитта (элемент
DD1.1) и далее на элемент DD2.1. выходной транзистор элемента DD2.1
открывается и через светодиоды транзисторной оптопары протекает ток.
Величина тока задаётся резистором R__. При этом оптотранзистор оптопары
отпирается и транзистор VT3 предназначенный для активного запирания
транзисторов VT4 и VT7 закрывается и транзисторы VT4 и VT7 открываются.
Одновременно сигнал с выхода элемента DD1.1 поступает на элемент
DD2.2. при наличии сигнала «готовность» с блока питания БПт-76 равного
логической единице выходной транзистор элемента DD2.1 открывается и
заперает транзисторы VT2 и VT6. Транзисторы VT5 и VT8 открываются и
вызывают протекание тока в обмотке ШД.
Из-за индуктивности обмотки ток медленно нарастает и на резисторе R17
нарастает напряжение. при достижении напряжения на R17 равного [pic]
(где [pic]—напряжение «уставки» [pic]—величина гистерезиса равная 025
мВ) на выходе операционного усилителя сформируется сигнал величиной
около 10 В который отпирает транзистор VT1.
Базовый ток транзистора задаётся сопротивлением R2. Отпирание
транзистора вызывает прекращение тока через светодиоды оптопары и в
конечном счёте запирание транзистора VT7. Обмотка ШД отключается от
источника питания +60 В. Ток в обмотке начинает уменьшаться протекая по
цепи НФ1 обмотка ШД КФ1 VT8 R17 VD6 НФ1. При достижении напряжения
величиной [pic] на выходе операционного усилителя DA1 сформируется
отрицательное напряжение транзистор VT1 закрывается что приводит к
отпиранию VT7. Обмотка снова подключается к источнику питания +60 В и в
обмотке снова начинает нарастать ток.
Величина среднего тока в обмотке определяется по формуле:
Когда сигнал Ф1 становится равным единице или сигнал «готовность»
становится равным нулю транзистор VT8 закрывается. Ток вызванный э.д.с.
самоиндукции протекает по цепи НФ1 обмотка ШД КФ1 VD5 источник
питания 60В VD6 НФ1; обмотка обесточивается и запасённая энергия в
обмотке ШД возвращяется в источник питания 60В.
Транзисторы VT7 и VT8 выбираются из условия:
По справочнику [__] выбираем транзисторы типа КТ818Г и КТ819Г
имеющие коэффициент передачи тока [pic]. Таким образом ток базы составит
Транзисторы VT4 и VT5 используются для отпирания выходных ключей а
транзисторы VT3 и VT6 —для запирания. Транзистор VT2 используется как
инвертор для раздельного управления ключами VT5 и VT6. Эти транзисторы
выбираются из условия:
По справочнику [__] выбираем транзисторы VT2 типа КТ3117А VT3 VT5 и
VT6 типа КТ815А VT4 типа КТ814А имеющие коэффициент передачи тока [pic]
Отсюда ток управления предварительным каскадом:
Оптрон VD1 выбирается из условия:
По справочнику [__] выбираем оптопару типа К249КН1А.
Для управления промежуточными каскадами усиления и согласования
уровней сигналов управления с входным сигналом ТТЛ-уровня применены две
логические схемы (DD2.1 и DD2.2) 2И-НЕ с мощными транзисторами на выходе
Выбор режим работы привода и закона коммутации фаз
Для обеспечения высокой равномерности движения ротора ШД точного
позиционирования высокой перегрузочной способности и повышения пускового
момента по рекомендациям [3] применим метод естественного дробления
основного шага двигателя [pic]. Изменение цены шага при естественном
дроблении достигается исключительно за счёт изменения комбинации
включения обмоток двигателя. При переходе к 12-титактной системе
коммутации угол отработки шестифазного ШД становится равным [pic]. При
этом закон коммутации имеет вид:
где 1 6 – номера фаз ШД.
Естественное дробление шага ШД можно осуществить аппаратным путём:
заложить в логику работы коммутатора возможность изменения тактности
системы коммутации. Наиболее простая схема управления шестифазным ШД с
естественным дроблением шага приведена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2- Схема коммутатора фаз с естественным дроблением шага
В данной схеме применяется ИС программируемой логической матрицы
(PLM) или ПЗУ позволяющие реализовать любую комбинацию выходных
сигналов зависящую от входной комбинации адреса. Источником адреса
является счётчик с коэффициентом счёта 12. Скорость коммутации (а значит
и скорость перемещения) зависят от частоты сигнала подаваемого на вход С
Для управления реверсом используется один из адресных входов PLM
(ПЗУ). Проблему реверса можно решить путём применения реверсивного
счётчика однако схема значительно усложнится т.к. двоичные 4-х
разрядные счётчики без предварительной записи коэффициента пересчёта
обратный отсчёт начинают с [pic]. Применение счётчика с предварительной
записью коэффициента пересчёта в значительной степени усложнит схему.
При подаче на вход коммутатора импульса ротор ШД занимает положение
соответствующее максимальной проводимости воздушного зазора. Если частота
следования импульсов мала то переходный процесс соответствующий
переключению заканчивается до прихода очередного импульса и этот режим
работы привода определяется как режим единичных шагов ШД.
При скачкообразном увеличении частоты следования управляющих
импульсов от нулевой до частоты приемистости шаговый двигатель
втягивается в синхронизм с места. При этом может произойти потеря шагов
т.е. проскальзывание ротора относительно результирующего магнитного
При постепенном увеличении частоты входных сигналов во время разгона
двигателя по некоторому закону его работа становится устойчивой без
потери шагов на более высокой частоте вращения. Благодаря этому
расширяется диапазон рабочих частот привода и повышается его
Для реализации требуемого закона изменения входных сигналов
необходимо применение специальной системы типа «привод с программным
разгоном» или «привод с самокоммутацией».
В первом случае устройство состоит из линий задержки ЛЗ (рисунок 2.3)
и мультивибратора МВ который генерирует импульсы с частотой близкой к
частоте приемистости. Количество линий задержки а также их временные
параметры определяются типом используемого двигателя нагрузкой и т.д.
Диаграмма напряжений такого привода приведена на рисунке 2.4 из которой
видно что частота управляющих импульсов нарастает до частоты двигателя.
Схемы программного торможения и реверса строятся аналогично на основе
цепочки линий задержки и незначительно отличаются от схем управления
программным разгоном.
Во втором случае для реализации кривых разгона и торможения
используется система (рисунок 2.5) охваченная обратной связью по
Рисунок 2.3- Схема системы программного разгона
Рисунок 2.4- Диаграммы напряжений системы программного разгона
Рисунок 2.5- Схема системы самокоммутации
Если сигнал с датчика положения (ДШ) подавать непосредственно на
коммутатор то получится привод в котором шаговый двигатель
автоматически выводится в синхронный режим с максимальной частотой
вращения. Если сигнал с датчика подавать на коммутатор задерживая его во
времени такой привод позволит регулировать частоту вращения.
Работа привода сводится к следующему: если [pic] то реле Р
разомкнуто и на вход логического элемента 2И отсутствует разрешающий
сигнал; коммутатор не изменит своего состояния и ротор двигателя займёт
положение статического равновесия на текущей характеристике
синхронизирующего момента. Конструктивно ДШ выполнен таким образом что
выдаёт сигнал при прохождении ротором двигателя полного шага. Как только
[pic] превысит напряжение срабатывания реле Р сработает и на вход
элемента 2И поступит сигнал разрешения. Второй сигнал поступит с линии
задержки ЛЗ и на входе коммутатора К появится управляющий сигнал.
Коммутатор переключит своё состояние и двигатель начнёт отработку нового
шага. В момент завершения шага ДШ выработает сигнал который через
усилитель У поступит на ЛЗ. Через промежуток времени обратно
пропорциональный [pic] ЛЗ выдаст очередной сигнал и коммутатор перейдёт
в следующее состояние. Цикл повторится.
Верхний предел частоты вращения рассмотренного привода увеличивается
на порядок и не зависит от момента инерции нагрузки и других параметров.
Кроме того повышается устойчивость и качество движения по отношению к
приводам с программным разгоном и разгоном на частоте приемистости.
Характеристики пуска шагового привода в трёх случаях показаны на
рисунке 2.6 : кривая 1 соответствует пуску на частоте приемистости
кривая 2-пуску в режиме программного разгона кривая 3-пуску в режиме
Рисунок 2.6-кривые разгона при различных способах коммутации
Из рассмотренных режимов работы шагового привода наиболее
качественное управление обеспечивает привод работающий в режиме
Достоинства такого привода: большой диапазон регулирования скорости;
экспоненциальный закон управления обеспечивающий движение без
перерегулирования и колебаний.
Недостатки: регулирование осуществляется аналоговым сигналом;
требуются дополнительные изменения в механической части необходимые для
установки датчиков перемещений.
При выборе оптимального режима работы привода по мимо собственных
качеств различных режимов необходимо принять во внимание требования
предъявляемые к проектируемому приводу характер нагрузки и другие
Т.к. привод имеет постоянные статическую и динамическую нагрузки а
значит и постоянное время переходного процесса то для реализации кривых
разгона и торможения необходимо и достаточно применение системы с
программным разгоном и торможением. Кроме того предъявляемые к
проектируемому приводу требования по точности и скорости легко могут быть
реализованы данной системой.
Зависимость частоты вращения ротора двигателя от момента нагрузки
может быть приблизительно представлена прямой (рисунок 2.7)с ординатой
[pic] и абсциссой [pic] уравнение которой имеет вид:
Рисунок 2.7- Зависимость частоты вращения ротора двигателя от момента
С учётом граничной прямой для постоянного момента нагрузки если
пренебречь собственным демпфированием двигателя можно получить закон
изменения частоты при разгоне двигателя:
единичный шаг привода; [pic]-начальная частота.
Предельная кривая зависимости частоты от момента при торможении лежит
выше соответствующей кривой разгона. Если для приближённой прямой
предельной частоты в тормозном режиме обозначить соответственно момент и
частоту при пересечении с осями через [pic] и [pic] то для постоянного
момента нагрузки [pic] и начальной частоты [pic] используют следующее
уравнение описывающее закон изменения частоты:
У приведенного выше способа управления есть весьма серьёзный
недостаток: большие динамические ошибки при разгоне и торможении. Это
можно показать соотношением функций управления для двух координат:
Если принять начальную скорость равной нулю то выражение примет вид:
Отсюда видно что соотношение функций закона управления имеет
нелинейный характер. Значит участок вычерчиваемого отрезка на котором
идёт разгон приводов будет иметь искажения в чём можно убедится если
проинтегрировать полученное соотношение.
Таким образом для уменьшения динамической погрешности необходимо
иметь закон управления такого типа при котором соотношение (2.1) будет
равно константе. Однако данный способ управления позволяет снизить
динамические нагрузки на привод а также повысить диапазон скоростей. По
этому для управления приводами принимается метод масштабирования закона
управления предельной скорости перемещения.
В данном методе необходимо различать ведущую и ведомую координату.
Для ведущей координаты имеющей максимальное перемещение скорость
перемещения принимается максимальной а закон управления будет иметь вид:
где [pic] — постоянная времени для максимальной скорости перемещения
[pic].—максимально допустимая частота управляющего сигнала.
Для ведомой координаты закон управления будет иметь вид:
где [pic]—перемещение по ведущей и ведомой координатам
Из выражений (2.2) и (2.3) видно что их соотношение будет равно
соотношению величин перемещений по координатам т. е. Тангенс угла
наклона отрезка будет величина постоянная. При этом закон управления
приводами — экспоненциальный динамическая ошибка равна нулю а время
разгона обеих приводов одинаковое.
При подстановке числовых значений максимальной частоты управления
минимального шага момента нагрузки и момента инерции закон управления
Здесь [pic]— максимальная частота управления шаговым двигателем типа
ШД-5Д1М (по техническим характеристикам) [pic]—минимальный угол поворота
ротора двигателя (с учётом дробления основного шага на два)
[pic]—приведенный момент инерции механизма [pic]—момент нагрузки.
График данного закона управления приведен на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8-График закона управления ШД.
Проектирование канала управления шаговым двигателем
При определении состава канала управления ШД необходимо учесть
диапазоны изменения скорости перемещения и ускорения (торможения) а
также максимальную длину перемещений.
Для реализации системы программного разгона-торможения необходимо
применить схему пограммируемого делителя опорной частоты.
На рисунке 2.9 представлена функциональная схема канала управления
Рисунок 2.9-Функциональная схема канала управления ШД.
Здесь счётчик СТ1 выполняет роль программируемого делителя опорной
частоты Fопор до требуемой частоты управления ШД Fупр. Счётчик СТ2
предназначен для формирования импульсов длительность которых
рассчитывается исходя из формулы 2.4. за счёт обратных связей « OUT-GATE
» работа счётчиков осуществляется попеременно. Период сигнала Fупр будет
Коэффициент Кскор загружается в счётчик СТ1 перед началом перемещения
и сохраняется до конца перемещения. Коэффициент Кускор загружается в
счётчик СТ2 перед началом перемещения и меняется в конце каждого шага до
тех пор пока его значение не станет равным Кскор. Для того чтобы
микропроцессор знал о необходимости загрузки очередного коэффициента
деления счётчика ускорения сигнал с выхода счётчика СТ1 должен поступать
на вход запроса прерывания.
Сигнал Fупр поступает на коммутатор фаз (описан в п. 2.3).
Диаграммы сигналов данной схемы управления представлены на рисунке
Рисунок 2.10-Диаграмма сигналов на выходе счётчиков.
Для реализации данной схемы на злементной базе наиболее удобно
применить схему интервального таймера К580ВИ53. Принципиальная схема
Здесь третий свободный канал таймера используется для подсчёта
отработанных шагов. Сигнал с выхода третьего канала поступает на схему
запроса прерывания. Это позволяет избавится от необходимости программного
подсчёта дискрет перемещения и повышает производительность системы
Проектирование средств сопряжения с датчиками и электроавтоматикой
К разряду электроавтоматики относятся установленные на
графопостроителе блок электромагнитов и концевые датчики.
Блок электромагнитов включает в себя три электромагнита опускания
пишущих узлов. Напряжение питания электромагнитов—24 В; род
тока—постоянный. По техническому описанию блока рабочий ток одной
включенной обмотки составляет 05 А ток форсирования—15 А время
опускания пишущего узла составляет около 12-15 мс.
Здесь сигнал опускания одного из перьев [pic] поступает на усилители
(элементы DD1 DD2) и далее на выходные ключи R2 R6 R10 VT1 VT5 или
R3 R7 R11 VT2 VT6 или R4 R8 R12 VT3 VT7 которые подключают один
вывод обмотки электромагнита к источнику питания +24 В. одновременно этот
же сигнал через элемент 3И-НЕ (DD3.1) запускает одновибратор собранный
на элементах DD4.1 R1 C1 который формирует импульс длительностью 12-15
мс. Этот импульс через второй усилитель (элемент DD2) открывает
форсирующий ключ (элементы R5 R9 R13 R14 VT4 VT8) который
подключает второй вывод электромагнита к источнику –24 В. В катушке
протикает форсирующий ток 15 А и перо опускается.
Через 12-15 мс форсирующий ключ закрывается и последовательно с
обмоткой электромагнита включаются резисторы R17-R23 ограничивающие ток
При снятии сигнала [p возникающая
э.д.с. самоиндукции ограничивается цепочкой R15R16.VD1 (VD2 VD3) на
уровне 35-40 В. При этом запускается второй одновибратор вырабатывающий
импульс лительностью 20 мс.Ток в обмотке уменьшается до нуля и перо
Импульсы с выходов одновибраторов перемножаются на элементе DD3.2.
Переход сигнала с выхода элемента DD3.2 из состояния низкого уровня в
состояние высокого уровня сигнализирует о завершении переходных процессов
и разрешает системе управления дальнейшие действия.
Для подключения концевых датчиков к системе управления применяется
схема приведенная на рисунке .
Рисунок 2.11-Узел сопряжения с концевыми датчиками.
Здесь для снижения влияния помех применяется питание датчика 24 В
постоянного тока а также RC-фильтр. Для согласования сигнала датчика с
уровнем TTЛ применена оптронная развязка. Сопротивление R1 принимается
равным 600 Ом конденсатор C1—01 мкФ.
Оптопара VТ1 принимается типа К249КН1А. Сопротивление R2 — 300-350
Ом. Стабилитрон VD1 выбирается с напряжением стабилизации 5 В. По
справочнику [1] выбираем стабилитрон типа КС156А с максимальным током
стабилизации 55 мА. Тогда сопротивление R2 будет составлять около 850 Ом

ТЕХНОЛ~1.DOC

Технологическая часть
Назначение и конструкция графопостроителя
Графопостроитель СМП6408.02 является периферийным устройством
выполняющим функцию записи графической информации на бумажный носитель
представленной в виде графического изображения в прямоугольной системе
координат: чертежей схем графиков символов.
Графопостроитель является реальным объектом и играет важную роль в
создании технической документации.
Графопостроитель может использоваться в вычислительных комплексах СМ-
М СМ1210 СМ1700 (или аналогичных) в автоматизированных рабочих местах
систем автоматизированного проектирования как автономно так и совместно
с вычислительными комплексами через интерфейс ввода-вывода.
Источником графической информации для графопостроителя является или
вычислительный комплекс к которому он подключен или устройство внешней
памяти на магнитной ленте А311-71.
В любом случае графопостроитель принимает информацию в символьном
виде в коде КОИ-7 (ASCII). Графопостроитель имеет свой входной язык.
Конструктивно графопостроитель состоит из двухкоординатного
электромеханического устройства регистрации (УР) в которое встроен
программируемый микроконтроллер (МПК) с блоками ПЗУ А221-1210-01
(Рисунок 1.1) А221-139 А221-1310 ОЗУ СМ1634.3512.11 блоков
управления БУ-232 БУ-233 интерфейсного блока БИФ-106. Кроме того
СМП6408.02 включает в себя два блока А711-261"И" А711-261"У"» и
жгуты. УР состоит из устройства управления (УУ) представляющего собой
стойку 4.115.036 в которой размещены БПт-76 БВн151 – 4шт. БУ-234 с
блоками БЛг-50 БК-674 БУШД-3 - 2шт. и двухкоординатного механизма (МД)
установленного на нем (
Рисунок 1.1-Устройство регистрации электромеханическое
двухкоординатное: 1-устройство управления 2-блок интерфейсный БИФ-106 3-
блок управления БУ-233 4-блок управления БУ-232 5-модуль оперативной
памяти СМ1634.3512.11 6-устройство постоянное запоминающее А221-1210-
7-устройство постоянное запоминающее А221-1310 8-устройство
постоянное запоминающее А221-129 9-контроллер микропрограммируемый 10-
Рисунок 1.1–Внешний вид графопостроителя СМП6408.02:
– Механизм двухкоординатный;
– Устройство управления.
В состав графопостроителя входят:
Устройство регистрации электромеханическое двухкоординатное в составе:
) Устройство управления в составе:
а) Блок питания БПт-76;
б) Блок вентиляторов БВн-151;
г) Блок управления БУ-234 в составе:
а2) Блок управления шаговым двигателем БУШД-3;
а3) Блок логический БЛг-50;
а4) Блок комбинированный БК-674;
) Механизм двухкоординатный;
Регистр дуплексный с интерфейсом ИУС А711-261;
Контроллер микропрограммируемый в составе:
) Блок управления БУ-139;
) Блок управления БУ-140;
) Блок управления БУ-141;
) Блок управления БУ-156;
Устройство внешней памяти на магнитной ленте А311-71;
Модуль оперативной памяти СМ1634.3512.11;
Устройство постоянное запоминающее А211-139;
Устройство постоянное запоминающее А211-1310;
Устройство постоянное запоминающее А211-1310-01;
Блок интерфейсный БИФ-106;
Блок управления БУ-232;
Блок управления БУ-233.
3 Анализ системы управления графопостроителя
Особенности функциональной схемы системы управления
Система управления графопостроителя имеет многоблочную структуру.
Каждый блок выполняет определённую функцию. Для согласования работы
блоков и передачи данных между ними система имеет три интерфейса (рисунок
3). Ниже преведено назначение блоков системы управления.
А311-71 предназначен для ввода графической информации при работе
графопостроителя в автономном режиме.
А711-261 предназначен для согласования интерфейсов ИУС и интерфейса
А711-25 предназначен для согласования интерфейса ИУСИРПР.
БВн-151 предназначен для обеспечения необходимого теплового режима в
БИФ-106 предназначен для подключения ПУ-27 к МПК и реализует выход на
БИФ-109 предназначен для согласования интерфейсов С2-ИСИРПС.
БПт-76 предназначен для питания составных частей графопостроителя. БУ-
2 БУ-233 предназначены для согласования интерфейсов ИРПР и ИУС и
управления скоростью вращения ШД.
БУ-234 предназначен для управления МД и реализует выход на интерфейс
МД предназначен для закрепления бумажного носителя установки перьев
перемещения перьев по полю записи.
МПК предназначен для приема и расшифровки команд поступающих от ВК или
считываемых А311-71 с магнитной ленты и формирования команд для БИФ-106
Рисунок 1.2-Структурная электрическая схема системы управления
ОЗУ СМ1634.3512.11 предназначено для хранения данных и результатов
промежуточных вычислений.
ПЗУ А221-1210 А221-139 А221-1310-01 предназначены для хранения
рабочих микропрограмм констант и тестового рисунка.
Стойка 4.115.036 предназначена для установки в ней БПт-76 БУ-234
БВн-151 - 4шт. МПК и закрепления на ней МД.
Стойка 4.115.048 предназначена для установки в ней А311-71.
Вся работа графопостроителя осуществляется под управлением МПК и
микропрограмм записанных в ПЗУ А221-139 А221-1310 А221-1210-01.
После включения питания графопостроитель переходит в исходное
состояние при котором все перья подняты установлен ручной режим работы
заданы параметры настройки по умолчанию (скорости черчения ускорения
масштаба и задержки на опускание пера).
Гpафическая инфоpмация из вычислительного комплекса вводится в
графопостроитель через согласователь А711-25 и записывается в ОЗУ. Слова
состояния графопостроителя передаются в вычислительный комплекс через
этот же согласователь. Результаты обработки графической информации
состояние графопостроителя в цифровой форме через БИФ-106 передаются на
ПУ-27 где они отображаются в виде цифровых кодов. Состояние кнопок ПУ-27
через этот же блок передаются в МПК где они анализируются. С помощью
кнопок ПУ-27 оператор может изменить скорость черчения ускорения
масштаб задержку на опускание пера задать источник информации и другие
Пеpед чеpчением вектоpа или дуги в БУ-232 пеpедаются константы
котоpые задают режим работы графопостроителя формирующие кривую разгона-
торможения ШД оптимальную для каждого вектоpа или дуги.
Связь МПК с БУ-234 осуществляется чеpез БУ-233 имеющий два
независимых канала выходящих на интерфейс ИРПР. По одному из них
пеpедаются команды из МПК в БУ-234 по другому – слова состояния
устройства регистрации из БУ-234 в МПК. Пеpедача команд в БУ-234 всегда
стpобиpуется выходными сигналами БУ-232. Команды переданные в БУ-234
дешифрируются БЛг-50 и передаются на БУШД-3 для управления ШД и на БК-674
для управления БЭ и ПО. Сигналы кнопок ПО концевых ограничителей по оси
Y с БЭ концевых ограничителей по оси X с БКВ сформированные в слова
состояния блоком БК-674 передаются в БЛг-50 и затем через ИРПР в БУ-233.
БУ-234 по запросу передает их в МПК.
Анализ двухкоординатного электромеханического устройства регистрации
УР состоит из двух составных частей: МД и УУ.
МД предназначен для регистрации графической информации на бумажном
носителе укреплённом на планшете одним из трёх перьев установленных в
блоке электромагнитов. Электромагниты перемещаются по осям Ox и Oy
шаговыми двигателями ШДX и ШДY.
Ниже представлена кинематическая схема двухкоординатного устройства
регистрации (рисунок 1.3).
УУ предназначено для управления двигателями и блоком электромагнитов
МД реализации обмена информацией с БУ-233 через интерфейс ИРПР
конструктивного размещения в нём МПК с блоками.
Несущей конструкцией двухкоординатного механизма является рама 1
концевых выключателей 6; насос 9; направляющие 11 по которым
перемещается на подшипниках балка 10; редукторы 12 и 13 на выходе
которых установлены шкивы 16 и 17. На каретку балки устанавливается блок
электромагнитов 25 с перьями 26-28.
Редукторы 12 и 13 предназначены для осуществления редукции от шаговых
двигателей к балке для получения перемещения по осям X и Y с шагом 005
мм. Редукторы двухступенчатые. Передаточные отношения редуктора по оси X
равно 216 по оси Y – 108. Для устранения бокового зазора в зубчатых
передачах применены люфтовыбирающие колёса. Они имеют одинаковые зубчатые
венцы. Одно колесо закреплено на валу жёстко а второе подвижно. Между
колёсами установлена растянутая пружина. Под действием пружины колёса
прижимаются к разноимённым профилям зубьев сопряжённых колёс и образуют с
теми беззазорное профильное зацепление.
Планшет предназначен для закрепления на нём бумаги. Плотное прижатие бумаги
осуществляется за счёт создаваемого насосом разряжения воздуха.
Рисунок 1.4- Кинематическая схема двухкоординатного устройства
регистрации: 1-двигатель; 2-редуктор по оси O 3-канат (( 18
мм); 4-ролик (( 70); 5-ролик (( 70); 6-канат (( 12); 7-редуктор по оси Oy
( 8-Блок электромагнитов: 9-Узел пишущий; 10-Каретка; 11-ролик ((
); 12-узел натяжной; 13-шкив (( 806); 14-ролик (( 70); 15-винт
регулировочный; 16-шкив (( 813).
Блок электромагнитов представляет собой узел управления перьями. Он
состоит из магнитопровода катушек через которые проходит сердечник. При
протекании тока через обмотку катушки возникает магнитный поток который
проходин через сердечник магнитопровода якорь пера и замыкается в
воздушном зазоре между якорем и магнитопроводом. Сила создаваемая
магнитным потоком вызывает притягивание якоря к магнитопроводу и
опускает перо. Подъём пера при обестачивании обмотки происходит под
действием пружин до упора фиксатора.
Балка предназначена для перемещения блока электромагнитов
находящихся в каретке. Балка представляет собой траверсу с
выфрезерованными канавками по которым движутся по оси Y ролики каретки.
На траверсе закреплены две пластины с подшипниками и две оси с обводными
роликами которые при помощи каната передают перемещение каретке по оси
Y. При движении по оси X подшипники передвигаются по направляющим.
Передача перемещения балке осуществляется при помощи каната жёстко
связанного с балкой кронштейном.
Оценка вариантов технических решений по системе управления в целом
Из перечисленных выше конструктивных особенностей графопостроителя
можно выделить следующее:
) механическая часть не имеет особых недостатков и не требует внесения
) привод построен на базе шаговых двигателей редукторов и системы канатов
и обеспечивает безлюфтовое перемещение исполнительного органа (перьев);
) система управления имеет многоблочную структуру включающую в себя
большое количество разъёмных соединений снижающих надёжность связи между
) все блоки системы управления включая МПК построены на элементарных
логических элементах и не имею интегрированных средств обработки
информации что снижает надежность работы системы увеличивает
потребляемую мощность увеличивает габариты и вес повышает сложность в
техническом обслуживании и ремонте;
Отсюда видно – комплекс нуждается в разработке принципиально новой
системы управления которая будет обеспечивать приём графической
информации из ПК её обработку формирование сигналов управления шаговыми
двигателями и перьями а также контроль состояния датчиков. Реализация
данной задачи имеет как минимум три основных пути решения.
Удалить из системы управления блоки МПК. Разработать модуль
согласования интерфейса (МСИ) персонального компьютера и интерфейсов
системы управления. Структурная схема системы управления примет вид
представленный на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5- Структурная схема 1-го варианта модернизированной СУ
Данный вариант подразумевает минимум аппаратных изменений. Однако
имеет ряд существенных недостатков:
- структура системы остаётся многоблочной;
- требуется изменение микропрограмм записанных в ПЗУ либо проектировать
МСИ таким образом чтобы можно было исключить ПЗУ из системы управления;
- приём обработка и передача всей информации полностью возлагается на ПК
что приводит к снижению производительности в многозадачных средах типа
- требуется написание сложного программного обеспечения ПК для реализации
всех функций удалённого МПК;
- интерфейс связи МСИ и системы управления графопостроителем будет иметь
большое число линий и относительно большую протяжённость что снижает
помехоустойчивость усложняет схемы выходных и входных каскадов и
повышает потребляемую мощность.
Полностью исключить все блоки системы управления кроме БУШД-3.
Разработать модуль управления (рисунок 1.6) имеющий в своём составе
интервальный таймер необходимый для управления шаговыми двигателями и
узел сопряжения с ПК. А также блок коммутаторов фаз (БКФ) и сопряжения с
электроавтоматикой (БСЭ).
Рисунок 1.6- Структурная схема 2-го варианта модернизированной СУ
В данном варианте количество линий связи между ПК и БКФ значительно
меньше. Здесь в таймер загружаются коэффициенты деления опорной частоты.
С выхода таймера сигналы требуемой частоты (а соответственно и
скорости перемещения) поступают на входы коммутатора фаз где происходит
подсчёт числа импульсов и последующая дешифрация для формирования
сигналов управления блоками БУШД-3.
Для управления электроавтоматикой в интерфейс связи вводятся
дополнительные линии связи.
Данная система имеет ряд преимуществ над 1-м вариантом:
- структура системы имеет всего четыре блока;
- программное обеспечение системы будет иметь более простой
- аппаратно система управления будет реализована на минимальном
количестве интегральных схем.
- все функции управления графопостроителем возлагаются на ПК;
- интерфейс связи по прежнему имеет большое количество линий;
- невозможна работа графопостроителя в автономном режиме.
Полностью удалить базовую систему управления из графопостроителя.
Разработать одноплатную микропроцессорную систему управления (МПСУ) и
модуль сопряжения (МС) с ПК имеющих последовательный канал обмена
Рисунок 1.6- Структурная схема 3-го варианта модернизированной СУ
Силовые блоки управления шаговыми двигателями выполнить отдельно от
МПСУ. Для обеспечения управления в автономном режиме работы
графопостроителя добавить в систему пульт оператора имеющий в своём
составе клавиатуру и цифровую индикацию.
В состав МПСУ должны входить:
) ПЗУ для хранения микропрограмм работы системы;
) ОЗУ для хранения графической информации;
) схему приёма и передачи данных в последовательном коде;
) схему управления индикацией и сканирования матрицы клавиатуры и
) схему управления блоком электромагнитов;
) схему коммутации фаз.
Модуль сопряжения должен иметь:
) схему приёма-передачи данных в последовательном коде;
) буферное ОЗУ для промежуточного хранения данных;
) схему сопряжения с интерфейсом ПК;
) контроллер обмена данными.
В данной системе управления полностью решена проблема многоблочной
структуры а также количества линий связи между ПК и МПСУ. Применение
последовательного канала связи позволит сократить число линий до одной.
Управление графопостроителем полностью возложено на микропроцессор.
Передачей информации в МПСУ управляет контроллер обмена. Таким образом в
функцию ПК входит только передача данных в буферную память МС.
Данная система позволит графопостроителю функционировать в автономном
режиме (при отсутствии связи с ПК). В таком режиме возможна организация
вывода на бумажный носитель тестовых графических фигур для контроля и
Система имеет наибольшее преимущество над перечисленными выше и
обладает всеми необходимыми качествами удовлетворяющими предъявляемые к
Техническая характеристика графопостроителя
В соответствии с [__] можно выделить следующие характеристики
– тип графопостроителя_планшетный;
– носитель записи_бумага картографическая ГОСТ 1339-72 бумага
– рабочее поле записи мм не менее_841 х 549;
– разрешающая способность (минимальный шаг) мм_005;
– минимальный программируемый шаг мм_01;
– статическая погрешность мм не более_±02;
– максимальная динамическая погрешность при максимальном ускорении
записи мм не более_±02;
– повторяемость записи мм не более_015;
– максимальная скорость перемещения пера по оси ммс не менее_600;
– количество цветов записи (перьев)_3;
– число одновременно воспроизводимых цветов_1;
– масштабы записи_1:10 1:5 1:4 1:2 1:1 2:1 4:1 5:1 10:1 20:1;
– система координат_абсолютнаяотносительная;
– тип интерполяции_линейная круговая;
– виды записываемых графических данных_линия сплошная штриховая штрих-
пунктирная дуга окружность символ;
– кодирование алфавитно-цифровых специальных и управляющих символов_по
ГОСТ 13052-74 табл. КОИ-7Н0 КОИ-7Н1;
– набор записываемых алфавитно-цифровых символов_набор 2 ГОСТ 19767-74.
– МПК конструктивно состоит из четырёх блоков: БУ-139 БУ-140 БУ-141
БУ-156 и имеет следующие характеристики:
– разрядность данных_16 бит
– Разрядность микрокоманд_18 бит (из них 2 контрольных)
– Количество выполняемых арифметических и логических операций_48
– Количество выполняемых операций сдвига_7
– Количество регистров доступных программисту_22
– Тип внешнего интерфейса_ИУС
– Адресуемая ёмкость памяти микрокоманд_64К слов
– Адресуемая ёмкость ОЗУ_64К слов
– Количество обслуживаемых адресов устройств ввода-вывода_256
– Система прерываний_многоуровневая.
Постановка задач на проектирование
Из пречисленных выше вариантов технических решений выбираем
микропроцессорную систему управления с последовательным каналом обмена.
Данная система является наиболее приемлемой т.к. имеет наиболее простую
и гибкую структуру позволяет сократить число плат (а значит и количество
разъёмных соединений) а также линий связи с ПК. Для реализации этого
варианта необходимо произвести анализ работы приводов выбрать и
обосновать режим работы ШД; определить состав каналов управления
электроавтоматикой и пульта оператора; провести обоснованный выбор
центрального процессора и вспомогательных схем; спроектировать
принципиальные схемы МПСУ и модуля сопряжения с ПК; разработать алгоритм
Таким образом в задачу проектирования входит:
) разработка блоков управления шаговыми двигателями;
) разработка микропроцессорной системы управления приводами и
) разработка модуля сопряжения с персональной ЭВМ;
) разработка программного обеспечения МПСУ и МС а также ПК.

ОХРАНА~1.DOC

Охрана труда и противопожарная техника
Анализ опасных и вредных производственных факторов
Так как графический комплекс состоит из графопостроителя и
персонального компьютера то анализ вредных производственных факторов
целесообразно проводить по каждому устройству в отдельности.
Проблема отрицательного воздействия компьютера на здоровье человека в
данный момент весьма актуальна.
Во-первых как показали результаты многочисленных научных работ с
использованием новейшей измерительной техники зарубежного и
отечественного производства монитор ПК является источником:
– электростатического поля;
– слабых электромагнитных излучений в низкочастотном и
высокочастотном диапазонах (2 Гц — 400 кГц);
– рентгеновского излучения;
– ультрафиолетового излучения;
– инфракрасного излучения;
– излучения видимого диапазона.
Во-вторых неподвижная напряжённая поза оператора в течение
длительного времени прикованного к экрану дисплея приводит к усталости и
возникновению болей в позвоночнике шее плечевых суставах.
В-третьих интенсивная работа с клавиатурой вызывает болевые ощущения
в локтевых суставах предплечьях запястьях в кистях и пальцах рук.
В-четвёртых деятельность оператора предполагает прежде всего
визуальное восприятие отображенной на экране монитора информации поэтому
значительной нагрузке подвергается зрительный аппарат работающих с ПК.
Факторами наиболее сильно влияющими на зрение являются:
несовершенство способов создания изображения на экране монитора. Эта
группа факторов включает в себя:
– неоптимальные параметры схем развёртки ЭЛТ;
– несовместимость параметров монитора и графического адаптера;
– недостаточно высокое разрешение монитора расфокусировка несведение
лучей и низкий уровень других его технических характеристик;
– избыточная или недостаточная яркость изображения.
Непродуманная организация рабочего места которая является причиной:
– наличие бликов на лицевой панели экрана;
– отсутствие необходимого уровня освещённости рабочих мест;
– несоблюдения расстояния от глаз оператора до экрана.
В-пятых работа компьютера сопровождается акустическими шумами
Причиной отклонения здоровья пользователей являются не столько сами
компьютеры сколько не соблюдение принципов эргономики.
3 Требования к освещению
Работа с ПК зачастую происходит в помещениях с искуственным
освещением которое должно обеспечивать правильную работу глаз и
приближать к оптимальным условиям зрительное восприятие какое бывает при
естественном солнечном освещении.
Самые общие правила организации освещения заключаются в следующем:
Следует избегать большого контраста между яркостью экрана и
окружающего пространства. Оптимальным считается их выравнивание.
Запрещается работа с ПК в тёмном или полутёмном помещении.
Освещение в помещениях с ПК должно быть смешанным: естественным — за
счёт солнечного света — и искусственным.
Если окна помещения имеют южную ориентацию необходимо принять меры
благодаря которым интенсивный солнечный свет не мешал бы работе. Так
например оконные проёмы можно оборудовать жалюзи занавесями внешними
В качестве источников общего искусственного освещения лучше всего
использовать осветительные приборы которые создают равномерную
освещённость путём рассеянного или отражённого светораспределения (свет
от ламп падает непосредственно на потолок) и исключают блики на экране
монитора и клавиатуре. В соответствии с санитарными нормами это должны
быть преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ с рассеивателями или
экранирующими решётками. Следует отметить что существуют специальные
люминесцентные лампы например фирмы «VitaLight R» которые излучают
свет различного «качества» имитируя таким образом полный спектр
естественного солнечного света.
Источники света необходимо равномерно распределять по комнате
компонуя в сплошные или прерывистые линии. Линии должны располагаться
сбоку от рабочих мест по периметру помещения.
Если деятельность пользователя является комбинированной т.е.
предполагает работу как с компьютером так и с документами на рабочие
места необходимо устанавливать источники местного освещения — настольные
лампы с регулируемым наклоном плафона и регулируемой яркостью. В этом
случае надо следить чтобы свет от лампы не действовал раздрожающе и не
создавал бликов на экране монитора.
5 Требования к параметрам микроклимата
Согласно технической характеристике графопостроитель удовлетворяет
условиям круглосуточной эксплуатации при воздействии климатических
факторов категории 3б ГОСТ 20397-82:
– температура окружающего воздуха от +5 до +40 ºС;
– относительная влажность воздуха при температуре 30 ºС от 40 до 90 %;
– атмосферное давление от 84 до 107 кПа.
При учёте присутствия человека требования к параметрам микроклимата в
соответствии с ГОСТ 121.005.88 принимают вид:
– температура окружающего воздуха (+25 ± 5) ºС;
– относительная влажность воздуха (65 ± 15) %;
Для реализации данных требований помещение предназначенное ля
размещения графического комплекса должно быть оснащено системой
вентиляции (кондиционерами).
Графопостроитель выдерживает вибрацию с частотой до 25Гц и амплитудой
не более 01 мм. Содержание пыли в воздухе не должно превышать 1 мгм³
при размере частиц не более 3мкм.
7 Электробезопасность. Расчёт защитного заземления
Особая опасность поражения человека в процессе эксплуатации
электроустановок возникает пои появлении напряжений на нормально
нетоковедущих частях например на корпусе электроустановки. В этих
случаях заземление (зануление или защитное заземление) является одной из
основных мер профилактики электротравматизма.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) следует
) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше
постоянного тока—во всех электроустановках;
) при напряжении выше 42 В но ниже 380 В переменного тока и выше
0 В но ниже 440 В постоянного тока—в помещениях с повышенной
опасностью особо опасных и наружных установках.
Заземление или зануление не требуется при напряжениях до 42 В
переменного и до 110 В постоянного тока.
Так как графический комплекс имеет напряжение питания 220 В то
необходимо выполнение защитного заземления.
Для расчёта защитного заземления принимаются следующие исходные
– вид грунта вокруг здания—суглинок (удельное сопротивление [p
– вид заземлителя—трубчатый или стержневой;
– расположение заземлителей—в ряд вдоль фундамента здания;
– расстояние между трубами—[p
– величина заглубления—[p
– коэффициент сезонности—[pic].
Схема выполнения заземления приведена на рисунке
Рисунок 6.1-Схема выполнения заземления.
Сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя определяется из
Сопротивление одиночного заземлителя с учётом коэффициента сезонности
Условное (приближённое) количество труб:
где [pic]—нормируемая величина сопротивления растеканию тока.
[pic] тогда окончательное количество труб:
Длинна соединительной полосы составит:
Сопротивление растеканию тока полосы:
где b=004 м—ширина полосы.
Сопротивление растеканию тока полосы с учётом коэффициента сезонности
[pic] выбранного по [__]:
Условное (приближённое) количество полос:
[pic] тогда сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства:
что удовлетворяет условию: [pic].
Таким образом защитное заземление необходимо выполнить из 3-х труб
длинной 24 метра расположенных вряд и соединённых полосой длинной 756
9 Пожарная безопасность
Для помещений предназначенных для размещения электронно-
вычислительных машин предъявляются следующие требования по пожарной
– На и под залами ЭВМ а также в смежных с ними помещениях не
разрешается размещение помещений категории А и Б по взрывопожарной
опасности. Помещения категории В должны отделяться от залов ЭВМ
противопожарными стенами;
– Фальшполы в помещениях ЭВМ должны быть выполнены из негорючих
материалов (или трудногорючих с пределом огнестойкости не менее 05
часа). Пространство под ними следует разделять негорючими диафрагмами
на отсеки площадью не более 250 м². Диафрагмы должны иметь предел
огнестойкости не менее 075 часа. В местах пересечения с диафрагмами
коммуникации следует прокладывать в специальных обоймах а зазоры
заделывать негорючими материалами;
– Звукопоглощающую облицовку стен и потолков следует выполнять из
негорючих или трудногорючих материалов;
– Для промывки деталей необходимо применять негорючие моющие препараты.
Промывка съёмных устройств горючими жидкостями допускается только в
специальных помещениях оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией;
– В случае необходимости проведения мелкого ремонта или технического
обслуживания ЭВМ непосредственно в машинном зале и невозможности
применения негорючих моющих средств разрешается иметь в зале не более
л ЛВЖ в небьющейся и плотно закрывающейся таре;
– Помещения в которых размещаются персональные ЭВМ и дисплейные залы
(где устройство систем автоматического пожаротушения не обязательно)
следует оснащать переносными углекислотными огнетушителями из расчёта 2
на каждые 20 м² площади помещения с учётом предельно допустимой
концентрации огнетушащего вещества;
– Персональные компьютеры после окончания работы на них должны
отключаться от сети питания;
– Не реже одного раза в квартал необходимо производить очистку от пыли
агрегатов и узлов кабельных каналов и межпольного пространства.
– Размещать машинные залы ЭВМ в подвалах;
– Производить ремонт узлов (блоков) ЭВМ непосредственно в машинном зале;
– Оставлять без наблюдения включенную в сеть электронную аппаратуру
используемую для испытания и контроля ЭВМ.
Организация рабочего места
Рабочее место с ПК должно располагаться по отношению к оконным
проёмам таким образом чтобы естественный свет падал сбоку
предпочтительнее слева (рисунок 6.1).
Рисунок 6.2- Размещение рабочих мест относительно оконных и дверных
Компьютер должен быть установлен так чтобы подняв глаза от экрана
можно было увидеть самый удалённый предмет в комнате. Удачным является
расположение рабочего места когда лицо оператора обращено к входному
проёму. Возможность перевести взгляд на дальнее расстояние — один из
самых эффективных способов разгрузки зрительной системы во время работы с
Идеальное рабочее место оператора ПК должно удовлетворять ряду
Оптимальное расстояние от глаз оператора до экрана монитора и
оптимальный наклон линии взора;
Достаточная освещённость рабочих документов и отсутствие бликов на
Правильные поза сидения и угол наклона туловища;
Правильное положение рук на клавиатуре;
Возможность переводить взгляд на дальний предмет;
Для идеального рабочего места необходимы:
Монитор по всем визуальным и эмиссионным характеристикам
удовлетворяющий международным требованиям с регулируемой яркостью и
контрастностью экрана и со специальной подставкой — для установки
экрана монитора под нужным углом наклона.
Защитный фильтр — для мониторов без маркировки Low
Регулируемый стол для компьютера позволяющий изменять высоту положения
Регулируемое кресло.
Достаточно длинный кабель для клавиатуры чтобы разместить её в удобном
Оригиналодержатель для рабочих материалов.
Конструкция и размеры стола и кресла должны способствовать тому
чтобы оператор занимал оптимальную позу при которой выдерживаются
определённые угловые соотношения (рисунок 6.3).
12 Требования к режиму труда
По характеру решаемых с помощью компьютера задач деятельность
операторов можно разделить на три группы:
– Группа А — считывание информации с экранов дисплеев;
– Группа Б — ввод информации;
– Группа В — творческая работа в режиме диалога с ПК.
Кроме того выделяют три категории тяжести и напряжённости работы с
ПК. Категорию тяжести определяют:
– Суммарное число считываемых знаков за смену — в группе А;
– Суммарное число считываемых или вводимых знаков за смену — в группе
– Суммарное время непосредственной работы с ПК — в группе В.
Уровень нагрузки и время перерывов для каждой категории приведены в
Категория Уровень нагрузки за рабочую смену Суммарное время
работы с ПК перерывов мин
Группа А Группа Б Группа В При 8-час. При 12-час.
кол. знаков кол. знаков кол. знаков смене смене
20 тыс. 15 тыс. 2 30 70
40 тыс. 30 тыс. 4 50 90
60 тыс. 40 тыс. 6 70 120
Время перерывов в течение рабочего дня для 8-часовой смены
распределяются следующим образом:
– для 1-й категории — два перерыва по 15 мин. через 2 часа после начала
смены и после обеденного перерыва;
– для 2-й категории — через 2 часа после начала смены и через 15-2 часа
после обеденного перерыва по 15 мин. каждый или по 10 мин. через каждый
– для 3-й категории — через 15-2 часа после начала смены и через 15-2
часа после обеденного перерыва по 20 мин. каждый или по 15 мин. через
При 12-часовой смене перерывы в первые 8 часов такие же как и при 8-
часовой смене в течение последних 4 часов независимо от категории и
вида работ—каждый час по 15 мин.
Не рекомендуется работать за ПК более 2 часов подряд без перерыва. В
процессе работы по возможности чтобы уменьшить отрицательное влияние
монотонности следует менять тип и содержание деятельности.

Функциональная схема.dwg

Интерфейс nзадней шины
Модуль ввода дискретных сигналовn6SE
Модуль вывода дискретных сигналовn6SE
Логика и интерфейс СШ
Абсолютный кодовый многооборотный nдатчик 6FX2001-2L-A50
Абсолютный кодовый однооборотныйnдатчик n6FX2001-2L-F00
Инкрементный кодовыйnдатчик n6FX2001-KF10-F006
Модуль счета FM 350-1 n6ES7350-1AH01-0AE0
Где питание у nдатчиков?
Конец преобразованияn(готовность)
Однобайтовый порт вывода
Регистр защелка данных
Однобайтовый порт ввода

ГРАЖДА~1.DOC

Мероприятия направленные на повышение устойчивости работы
проектируемого агрегата на случай взрыва.
наименование взрывчатого вещества—пропан;
количество вещества—[p
расстояние от центра взрыва до объекта—[pic]405 метров.
Определение величины избыточного давления [pic] в месте
расположения проектируемого объекта:
Радиус действия детонационной волны
радиус действия продуктов взрыва
Относительная величина [pic] определится как
Так как [pic] то избыточное давление определится по формуле
Краткая характеристика проектируемого объекта:
Проектируемое устройство является комплексным устройством и состоит
из графопостроителя и персонального компьютера.
По техническим характеристикам графопостроитель имеет массу 250 кг и
габаритные размеры 1000х1300х1700 мм. Графопостроитель имеет массивную
раму из дюралевого сплава обшитую металлическим кожухом. Устройство
оснащено приводами и имеет микропроцессорную систему управления. Таким
образом графопостроитель можно отнести к лёгким станкам.
Персональный компьютер имеет металлический корпус в котором
установлены платы ПК. Кроме того к ПК подключен монитор имеющий ЭЛТ из
толстого стекла. По своим показателям ПК можно отнести к контрольно-
измерительной аппаратуре.
Комплекс установлен в помещении многоэтажного железобетонного
здания которое имеет большую площадь остекления.
Зависимость степени разрушения элементов объекта при различных
избыточных давлениях ударной волны представлена в таблице 7.1.
ОбъекЭлементы объекта Степень разрушения при [pic]Предел Предел
ГрафоМассивная рама из 12 10
пострдюралевого сплава обшитая
оителметаллическим кожухом.
ПК Металлический корпус со 10
встроенными платами
ЗданиМногоэтажное железобетонное 20
е с большой площадью
———слабое ———среднее ———сильное ———полное
Устойчивость устройств к взрывной волне буде зависить от качества
выполнения несущих конструкций. Для графопостроителя это рама и кожух
для ПК—корпус. Наиболее неустойчивыми являются электронная система
управления графопостроителя платы ПК а также ЭЛТ.
Критерием устойчивости объекта к воздействию ударной волны
принимается значение избыточного давления при котором оборудование
сохраняется и получают слабые повреждения.
Устойчивость объекта в целом принимается как минимальный предел
устойчивости входящего в состав объекта элементов. Таким образом предел
устойчивости графического комплекса составит 10 кПа.
Так как избыточное давление на много больше пределах устойчивости
всей системы то можно сделать вывод что в результате действия взрывной
волны графический комплекс подвергнется полному разрушению. Для
предотвращения последствий взрыва рекомендуется укрепить здание
металлоконструкциями установить комплекс в помещении которое не имеет
оконных проёмов ориентированных на предполагаемый источник взрыва.

ДИПЛОМ~6.DOC

Технологическая часть 4
1 Назначение и конструкция графопостроителя 4
2 Анализ системы управления графопостроителя 9
2.1 Особенности функциональной схемы системы управления 9
2.2 Анализ двухкоординатного электромеханического устройства
2.3 Оценка вариантов технических решений по системе управления в
2.4 Техническая характеристика графопостроителя 22
3 Постановка задач на проектирование 24
Расчётно-конструкторская часть 25
1 Проверочный расчёт приводов 25
2 Расчет и проектирование устройства преобразования энергии сети 28
3 Выбор режим работы привода и закона коммутации фаз 33
4 Проектирование канала управления шаговым двигателем 44
5 Проектирование средств сопряжения с датчиками и электроавтоматикой 47
Специальная часть 49
1 Определение объёма обрабатываемой информации 49
2 Проектирование структурной схемы системы управления 51
3 Выбор интегральных схем для построения системы управления 53
4 Проектирование принципиальной схемы системы управления 54
5 Проектирование средств сопряжения с персональным компьютером 55
Разработка программного обеспечения 55
1 Построение алгоритма работы системы управления 55
2 Построение алгоритма работы персонального компьютера 55
Технико-экономическое обоснование 55
Охрана труда и противопожарная техника 56
1 Анализ опасных и вредных факторов 56
2 Требования к освещению 58
3 Требования к параметрам микроклимата 60
4 Электробезопасность. Расчёт защитного заземления 61
5 Пожарная безопасность 65
6 Организация рабочего места 67
7 Требования к режиму труда 69
Гражданская оборона 71