Помощь студентам в учебе
Автоматизированная система управления картонайзером
|
ВВЕДЕНИЕ 13
1 КАРТОНАЙЗЕР КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ 16
1.1 Технологический процесс работы картонайзера и его характеристика 17
1.2 Перечень основных технологических переменных картонайзера и анализ взаимосвязи между
ними 19
1.3 Перечень устройств необходимых для измерения переменных состояния технологического
процесса 20
1.4 Классификация и перечень управляющих воздействий 23
1.5 Требования к программному модулю системы подачи и передвижения картона для АСУ
картонайзером 24
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ КАРТОНАЙЗЕРОМ 26
2.1 Определение уровней управления 26
2.2 Структура АСУ картонайзером 27
2.3 Аппаратные средства АСУ картонайзером 28
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АСУ КАРТОНАЙЗЕРОМ 31
3.1 Модуль защиты и регулирования для АСУ картонайзером 31
3.2 Выбор и обоснование средств разработки 31
3.3 Разработка принципиальной схемы 34
3.4 Алгоритм работы модулей программы 37
3.5 Имитационное моделирование модуля защиты АСУ картонайзером для системы подачи и
передвижения картона 41
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ.... 44
4.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки 44
4.2 Организация и планирование комплекса работ 44
4.2.1 Продолжительность этапов работ и календарный план 46
4.2.2 Календарный план-график работ 48
4.2.3 Расчет накопления готовности проекта 51
4.3 Расчет сметы затрат на разработку 52
4.3.1 Расчет затрат на материалы 53
4.3.2 Расчет по статье заработная плата 53
4.3.3 Отчисления на социальные нужды 54
4.3.4 Расчет затрат на электроэнергию 55
4.3.5 Расчет амортизационных расходов 56
4.3.6 Расходы на услуги сторонних организаций 56
4.3.7 Прочие расходы 57
4.3.8 Расчет общей себестоимости 57
4.3.9 Расчет прибыли 57
4.3.10 Расчет НДС 58
4.3.11 Цена разработки НИР 58
4.4 Оценка экономической эффективности 58
4.5 Оценка научного уровня 59
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 63
5.1 Оценка качества ПО АСУ картонайзером 63
5.1.1 Ошибки ПО АСУ картонайзером и техника безопасности при их возникновении 65
5.2 Анализ надежности ПО АСУ картонайзером как формы социальной ответственности 67
5.3 Стабильность и устойчивость ПО АСУ картонайзером как формы социальной ответственности
69
5.4 Степени тяжести проявления ошибок ПО АСУ картонайзером по отношению к социальной
ответственности 72
5.5 Пожарная безопасность 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
CONCLUSION 77
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 78
ПРИЛОЖЕНИЕ А 80
1 КАРТОНАЙЗЕР КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ 16
1.1 Технологический процесс работы картонайзера и его характеристика 17
1.2 Перечень основных технологических переменных картонайзера и анализ взаимосвязи между
ними 19
1.3 Перечень устройств необходимых для измерения переменных состояния технологического
процесса 20
1.4 Классификация и перечень управляющих воздействий 23
1.5 Требования к программному модулю системы подачи и передвижения картона для АСУ
картонайзером 24
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ КАРТОНАЙЗЕРОМ 26
2.1 Определение уровней управления 26
2.2 Структура АСУ картонайзером 27
2.3 Аппаратные средства АСУ картонайзером 28
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АСУ КАРТОНАЙЗЕРОМ 31
3.1 Модуль защиты и регулирования для АСУ картонайзером 31
3.2 Выбор и обоснование средств разработки 31
3.3 Разработка принципиальной схемы 34
3.4 Алгоритм работы модулей программы 37
3.5 Имитационное моделирование модуля защиты АСУ картонайзером для системы подачи и
передвижения картона 41
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ.... 44
4.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки 44
4.2 Организация и планирование комплекса работ 44
4.2.1 Продолжительность этапов работ и календарный план 46
4.2.2 Календарный план-график работ 48
4.2.3 Расчет накопления готовности проекта 51
4.3 Расчет сметы затрат на разработку 52
4.3.1 Расчет затрат на материалы 53
4.3.2 Расчет по статье заработная плата 53
4.3.3 Отчисления на социальные нужды 54
4.3.4 Расчет затрат на электроэнергию 55
4.3.5 Расчет амортизационных расходов 56
4.3.6 Расходы на услуги сторонних организаций 56
4.3.7 Прочие расходы 57
4.3.8 Расчет общей себестоимости 57
4.3.9 Расчет прибыли 57
4.3.10 Расчет НДС 58
4.3.11 Цена разработки НИР 58
4.4 Оценка экономической эффективности 58
4.5 Оценка научного уровня 59
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 63
5.1 Оценка качества ПО АСУ картонайзером 63
5.1.1 Ошибки ПО АСУ картонайзером и техника безопасности при их возникновении 65
5.2 Анализ надежности ПО АСУ картонайзером как формы социальной ответственности 67
5.3 Стабильность и устойчивость ПО АСУ картонайзером как формы социальной ответственности
69
5.4 Степени тяжести проявления ошибок ПО АСУ картонайзером по отношению к социальной
ответственности 72
5.5 Пожарная безопасность 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
CONCLUSION 77
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 78
ПРИЛОЖЕНИЕ А 80
В связи с возникновением потребности в современных проектах по модернизации и созданию оборудования для различных отраслей производственной и хозяйственной деятельности, в настоящее время широкое применение нашли автоматизированные системы управления, включающие в себя: цифровые регуляторы, фильтры, а также исполнительные устройства и микроконтроллеры. Наиболее широкое применение автоматизированные системы управления получили в устройствах с механическим выходом, в которых перемещение на выходе пропорционально зависит от изменений на входе. Данные автоматизированные системы управления относятся к классу замкнутых следящих систем.
Для того, чтобы предупредить возможные возникновения последствий при работе следящих систем, необходимо грамотно построить систему защиты от отклонений, а также регулирование выходной координаты по средствам изменений входного сигнала. В современных автоматизированных системах управления это стало возможным благодаря использованию микропроцессорных устройств управления, которые с точки зрения программного управления позволяют реализовать систему защиты, а также регулирование с помощью цифровых устройств.
Данная работа посвящена разработке программного обеспечения системы защиты, а также регулирования выходной координаты картонайзера - устройства необходимого для складского упаковывания продукции. В качестве системы защиты используется емкостной датчик косвенного определения отклонений. В качестве регулятора скорости использован цифровой ПИД регулятор с подстроечным ограничением отклонений.
Основные задачи проектирования программного обеспечения для автоматизированной системы управления картонайзером состояли в цифровой реализации современных емкостных датчиков и регуляторов по средствам микропроцессорных систем управления построенных с использованием микроконтроллеров.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что в связи с бурным развитием современного складского оборудования и переходом от аналоговых систем управления к цифровым, появилась необходимость разработки автоматизированных систем управления с использованием нестандартных систем защиты и регулирования, реализованных с использованием языков программирования высокого уровня.
Целью дипломной работы является разработка программного обеспечения для модуля защиты и регулирования автоматизированной системы управления картонайзером.
Для достижения цели в работе были поставлены и решались следующие задачи:
- Анализ структуры картонайзера, как объекта управления;
- Анализ управляющих воздействий и формирование требований к построению системы защиты и регулирования для АСУ картонайзером;
- Проектирование АСУ картонайзером с обозначением основных узлов и выполняемых ими функций;
- Разработка основных алгоритмов и проектирование программного обеспечения для АСУ картонайзером в программной среде Code Vision AVR;
- Анализ полученных результатов по средствам эмуляции в программной среде Proteus;
Практическая новизна работы заключается в использовании для разработки модуля защиты на основе емкостных устройств, а также цифровой реализации алгоритмов их работы. Результаты, полученные впервые и характеризующиеся практической новизной:
- предложены оригинальные решения по реализации корректировки структур следящих систем с использованием цифровых регуляторов;
- реализована косвенная система защиты (или сигнализации) с использованием языков программирования высокого уровня;
- реализован цифровой регулятор.
Практическая ценность: Полученные результаты могут использоваться в учреждениях и организациях, занимающихся разработкой и производством цифровых автоматизированных систем управления.
Реализация работы.
Полученные автором результаты работы в большей степени имеют научно-практический характер. Предложенная реализация системы защиты с использованием емкостных устройств, является одним из перспективных направлений при разработке АСУ картонайзером, и в будущем будет использоваться при разработке и проектировании картонайзеров различных назначений.
Для того, чтобы предупредить возможные возникновения последствий при работе следящих систем, необходимо грамотно построить систему защиты от отклонений, а также регулирование выходной координаты по средствам изменений входного сигнала. В современных автоматизированных системах управления это стало возможным благодаря использованию микропроцессорных устройств управления, которые с точки зрения программного управления позволяют реализовать систему защиты, а также регулирование с помощью цифровых устройств.
Данная работа посвящена разработке программного обеспечения системы защиты, а также регулирования выходной координаты картонайзера - устройства необходимого для складского упаковывания продукции. В качестве системы защиты используется емкостной датчик косвенного определения отклонений. В качестве регулятора скорости использован цифровой ПИД регулятор с подстроечным ограничением отклонений.
Основные задачи проектирования программного обеспечения для автоматизированной системы управления картонайзером состояли в цифровой реализации современных емкостных датчиков и регуляторов по средствам микропроцессорных систем управления построенных с использованием микроконтроллеров.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что в связи с бурным развитием современного складского оборудования и переходом от аналоговых систем управления к цифровым, появилась необходимость разработки автоматизированных систем управления с использованием нестандартных систем защиты и регулирования, реализованных с использованием языков программирования высокого уровня.
Целью дипломной работы является разработка программного обеспечения для модуля защиты и регулирования автоматизированной системы управления картонайзером.
Для достижения цели в работе были поставлены и решались следующие задачи:
- Анализ структуры картонайзера, как объекта управления;
- Анализ управляющих воздействий и формирование требований к построению системы защиты и регулирования для АСУ картонайзером;
- Проектирование АСУ картонайзером с обозначением основных узлов и выполняемых ими функций;
- Разработка основных алгоритмов и проектирование программного обеспечения для АСУ картонайзером в программной среде Code Vision AVR;
- Анализ полученных результатов по средствам эмуляции в программной среде Proteus;
Практическая новизна работы заключается в использовании для разработки модуля защиты на основе емкостных устройств, а также цифровой реализации алгоритмов их работы. Результаты, полученные впервые и характеризующиеся практической новизной:
- предложены оригинальные решения по реализации корректировки структур следящих систем с использованием цифровых регуляторов;
- реализована косвенная система защиты (или сигнализации) с использованием языков программирования высокого уровня;
- реализован цифровой регулятор.
Практическая ценность: Полученные результаты могут использоваться в учреждениях и организациях, занимающихся разработкой и производством цифровых автоматизированных систем управления.
Реализация работы.
Полученные автором результаты работы в большей степени имеют научно-практический характер. Предложенная реализация системы защиты с использованием емкостных устройств, является одним из перспективных направлений при разработке АСУ картонайзером, и в будущем будет использоваться при разработке и проектировании картонайзеров различных назначений.
В ходе работы над дипломным проектом были рассмотрены основы построения АСУ картонайзером. Были сформированы требования к построению автоматизированной системы управления картонайзером и набору обеспечиваемых ей функций. Был разработан цифровой модуль защиты на основе емкостного датчика, а так же выбраны аппаратные средства, необходимые для реализации модуля защиты.
В системе Proteus проведено имитационное моделирование, показывающее адекватность и работоспособность модуля защиты при возникновении аварийных ситуаций.
Для разработанного модуля защиты расчет эталонной характеристики, заданной программно, ведется отдельно, на этапе проектирования АСУ картонайзером в целом. Расчет конечных параметров производится программно, основным действием является сравнение эталонных данных. При малом отклонении работу АСУ можно скорректировать использованием регулятора.
Таким образом, в основной части дипломного проекта разработаны алгоритмы системы защиты и регулирования для АСУ картонайзером, в соответствии с техническим заданием.
В экономическом разделе разработан, построен и оптимизирован сетевой график выполнения работ, произведён расчёт затрат на разработку и экономическую эффективность проекта.
В разделе социальная ответственность, проведен анализ качества и надежности разработанного модуля, описаны формальные способы оценки надежности и проанализированы виды последствий от сбоев при работе программ.
Таким образом, поставленная в дипломном проекте цель достигнута, задачи проектирования решены полностью.
В системе Proteus проведено имитационное моделирование, показывающее адекватность и работоспособность модуля защиты при возникновении аварийных ситуаций.
Для разработанного модуля защиты расчет эталонной характеристики, заданной программно, ведется отдельно, на этапе проектирования АСУ картонайзером в целом. Расчет конечных параметров производится программно, основным действием является сравнение эталонных данных. При малом отклонении работу АСУ можно скорректировать использованием регулятора.
Таким образом, в основной части дипломного проекта разработаны алгоритмы системы защиты и регулирования для АСУ картонайзером, в соответствии с техническим заданием.
В экономическом разделе разработан, построен и оптимизирован сетевой график выполнения работ, произведён расчёт затрат на разработку и экономическую эффективность проекта.
В разделе социальная ответственность, проведен анализ качества и надежности разработанного модуля, описаны формальные способы оценки надежности и проанализированы виды последствий от сбоев при работе программ.
Таким образом, поставленная в дипломном проекте цель достигнута, задачи проектирования решены полностью.