СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………………………. 9

1. Анализ технического задания …………………………………………….. 11

2. Краткое описание системы управления дверями сушильной камеры….. 14

3. Проектно-расчетная часть ………………………………………………… 15

3.1 Обоснование и выбор структурной схемы…………………………… 15

3.2 Выбор привода (двигателя) системы………………………………….. 15

3.3 Выбор датчика и преобразователя сигналов…………………………. 18

3.3.1 Индуктивные датчики …………………………………………. 20

3.3.2 Схемы включения датчиков …………………………………… 21

3.4 Выбор реле ……………………………………………………………… 22

3.5 Выбор пускателя электромагнитного ………………………………… 22

3.6 Выбор пневмоцилиндра и привода …………………………………… 23

3.7 Функциональная схема ……………………………………………….. 23

4. Описание языка программирования ……………………………………… 24

5. Расчет надежности ………………………………………………………… 36

5.1 Цели расчета …………………………………………………………… 36

5.2 Исходные данные ……………………………………………………… 36

5.2.1 Требования к надежности ……………………………………… 36

5.2.2 Блок-схема системы …….……………………………………… 37

5.3 Определение полного перечня первичных элементов .……………… 38

5.4 Формулировка понятия отказа ……………………………………….. 38

5.5 Разработка логической схемы ………………………………………… 39

5.6 Определение значений интенсивности отказов первичных элементов……………………………………………………………….

39

5.7 Определение значений интенсивности отказов …………………….. 41

5.8 Определение результатов интенсивности отказов и вероятности безотказной работы системы …………………………………………………

42

5.9 Выводы………………………………………………………………….. 43

5.9.1 Результаты проведенных вычислений ……………………….. 43

5.9.2 Анализ наиболее надежных элементов .………………………. 43

5.10 Расчет надежности программы ……………………………………… 44

5.10.1 Исходные данные для расчета ………………………………. 44

5.10.2 Формулировка понятия отказа программы ………………… 45

5.10.3 Оценка надежности программы по числу прогонов модели Нельсона ………………………………………………………..

45

6 Экономическая часть ……………………………………………………….. 47

6.1 Расчет проектно-конструкторских затрат ……………………………. 47

6.1.1 Материалы и ПКИ ……………………………………………….. 47

6.1.2 Расходы на оплату труда ………………………………………… 47

6.1.3 Отчисления на социальные нужды ……………………………… 49

6.1.4 Командировочные расходы ……………………………………… 49

6.1.5 Накладные расходы ……………………………………………… 50

6.1.6 Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями ………………………………

50

6.1.7 Структура цены …………………………………………………. 51

6.2 Затраты на эксперементальный образец ……………………………… 52

7 Безопасность жизнедеятельности …………………………………………. 56

7.1 Цели и задачи БЖД ……………………………………………………. 56

7.2 Организация и обслуживание рабочих мест …………………………………. 57

7.3 Микроклимат …………………………………………………………… 64

7.4 Производственное освещение ………………………………………… 65

7.4.2 Классификация производственного освещения ……………….. 65

7.4.3 Нормирование освещения ………………………………………. 65

7.5 Защита от шума ………………………………………………………… 67

7.6 Электробезопасность ………………………………………………….. 68

7.7 Пожарная безопасность ……………………………………………….. 70

Заключение ……………………………………………………………………. 73

Список используемой литературы …………………………………………… 74

Приложение 1 ……………………………………………………………… 76

Приложение 2 ……………………………………………………………… 77

Приложение 3 ……………………………………………………………… 82

Внимание! 
Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3380, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word

Введение

В настоящее время большая часть производственных мощностей автомобильного завода «Урал» морально и физически устарела, а обновление оборудования производилось в недостаточных количествах, поэтому без его модернизации невозможно обеспечить требуемой точности в производстве продукции, что отражается на качестве изделий и расходе материалов.

При выполнении анализа производственной деятельности участка катафорезного грунтования, была выявлена проблема, связанная с технологией «высушивания» деталей после грунтования. Эта проблема заключается в том, что при использовании имеющейся на участке сушильной камеры, возникает большое количество неиспользованной тепловой энергии, т.к. отсутствуют открывающие и закрывающие ворота, соответственно тепло выходит из камеры и газовым теплогенераторам приходится работать постоянно.

На производстве была поставлена задача оптимизации сушильной камеры. Туннель сушки – предназначен для сушки изделий окрашенных катафорезным грунтом и представляет собой печь тоннельного типа. «Сушка» деталей производится за счет обдува изделия горячим воздухом температурой 1850С. Печь оборудована двумя теплогенераторами не прямого действия (воздух, подаваемый в туннель сушки, не соприкасается с продуктами горения газа), что обеспечивает требуемое качество окрашиваемой поверхности и исключает возможность возникновения таких дефектов как сор, сажа на поверхности окрашиваемых деталей.

Оптимизация заключается в том, чтобы установить раздвижные створки (ворота) на входе в сушильную камеру и на выходе из нее. Это приведет к сохранению температурного режима внутри сушильной камеры. Также необходимо установить датчики присутствия в камере, датчики открытия и закрытия ворот. Показания с датчиков подаются на контроллер Siemens S5, который обрабатывает сигналы в соответствии с программой. Разработка программы также входит в дипломный проект. Контроллер управляет, через силовые коммутационные устройства (пускатели, реле защиты), электродвигателем. Выбор двигателя так же входит в дипломный проект.

После установки заслонок на входе и выходе из сушильной камеры ожидается 25 % экономия газа. За счет установки ворот удастся повысить КПД сушильной камеры. Что по предварительным расчетам позволит отказаться от одного из газовых теплогенераторов. Второй газовый теплогенератор может использоваться как запасной или в других проектах.

Система управления воротами представляет собой контроллер Simatic S5 с программой пользователя.

1. Анализ технического задания

Согласно заданию на дипломный проект, требуется выполнить систему управления дверями сушильной камеры (СУ ДСК), обладающей в настоящее время следующими техническими данными:

• два газовых теплогенератора работающих постоянно;

• температура в сушильной камере должна поддерживаться на уровне 1800 — 2000 С.

Разрабатываемая система управления должна отвечать следующим требованиям:

• исключить возможность закрывания дверей, во время прохождения деталей;

• обеспечить точность открывания и закрывания раздвижных дверей;

• для управления приводами дверей использовать исключительно имеющийся промышленный контроллер;

• двери способные самостоятельно (в автоматическом режиме) открываться и закрываться по необходимому технологическому циклу в соответствии с программой записанной в контроллер;

• безаварийное передвижение подвесок с деталями, предназначенными для «высушивания» деталей.

Требования к надёжности:

• наработка на отказ – 10000 часов;

• гарантийный срок 2 года;

• долговечность (срок службы) — 10 лет (не все комплектующие);

Требования к методам оценки и контроля показателей надёжности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

Требования безопасности:

• обеспечить электробезопасность;

• обеспечить пожаробезопасность.

Требования к эргономике и технической эстетике.

Система должна удовлетворять современным требованиям технической эстетики и быть удобной в управлении.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению системы:

• эксплуатация системы должна осуществляться автономно;

• предусмотреть возможность проведения ежегодных регламентных работ при прохождении периодического технического осмотра;

• ремонт системы в условиях специализированной мастерской;

• хранение в соответствие с ГОСТ 15150-80.

Требования к защите от влияния внешних воздействий:

• температура окружающей среды от -40 до + 60 С

• для датчиков расположенных в непосредственной близости от печи предусмотреть расширение температурного диапазона до + 100 С

• влажность 98 % при температуре + 35 С;

• давление 760 + 140 мм. рт. ст;

• вибрация от 1 до 150 Гц с ускорением до 6g (60 м/c²);

• удары до 50g при 2-6 м/с. (не все оборудование);

• пыль, капли дождя, брызги, пары бензина (не все оборудование).

Система должна функционировать в условиях воздействия радиопомех, электрических, магнитных и электромагнитных полей создаваемых электрическим оборудованием цеха.

Требования технологичности, стандартизации и унификации.

Разработка КД системы должна проводиться в соответствие с требованиями нормативно-технических документов, устанавливающих степень использования стандартных, унифицированных методов реализации функций (задач) системы, поставляемых программных средств, типовых математических методов и моделей, типовых проектных решений и т.п.

Технические требования к параметрам и характеристикам системы управления:

• максимальная надежность;

• в случае выхода системы из строя питающая сеть не должна закорачиваться;

• система должна иметь ручной режим работы;

• в случае непредвиденной ситуации (аварии) оператор должен иметь возможность аварийного отключения питания и остановки всех процессов;

• система должна иметь световую сигнализацию.

2. Краткое описание системы управления дверями сушильной камеры

Сушильная камера предназначена для сушки деталей после катафорезного грунтования. К сушильной камере подходят детали, подвешенные на конвейер, проходят через сушильную камеру и идут дальше по конвейеру.

Для безопасности прохода через автоматические двери применяется широкий диапазон датчиков перемещения и присутствия.

Открывание раздвижной автоматической двери осуществляется с помощью электрического привода, по сигналу датчика через промышленный логический контроллер (ПЛК). ПЛК работает по написанному алгоритму.

В качестве датчика используется индуктивный датчик присутствия, реагирующий на присутствие подвески рядом с дверью. Автоматические двери находятся в открытом состоянии до тех пор, пока проем не будет освобожден. Определить, что проем освобожден можно при помощи датчика присутствия, находящегося внутри сушильной камеры (после дверей).

Приводы для автоматических дверей бывают разных типов: электромеханические, электрогидравлические. Электрогидравлические приводы часто используются в особо тяжелых дверных конструкциях.

В настоящее время приводы разрабатываются как модульные системы, что позволяет легко разобрать механизм, а также добавить расширительные модули.

Приводные механизмы быстро монтируются и в последнее время все чаще не требуют технического обслуживания. Однако работоспособность автоматической двери необходимо постоянно контролировать.

Автоматический привод — самая ответственная и дорогостоящая часть автоматической двери. От привода зависит ее срок службы, безопасность и надежность.

3. Проектно – расчетная часть

3.1 Обоснование и выбор структурной схемы

Система управления – это соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающую заданные характеристики. В основе её анализа лежит теория линейных систем, предполагающая наличие причинно-следственных связей между элементами.

Разработанная система управления дверями выполнена по принципу управления с замкнутым контуром обратной связи по положению, с использованием следующих компонентов (Рис.3.5):

Рис.3.5 Структурная схема системы управления воротами

3.2 Выбор привода (двигателя) системы

Асинхронный двигатель имеет неподвижную часть, именуемую статором, и вращающуюся часть, называемую ротором. В статоре размещена обмотка, создающая вращающееся магнитное поле. Различают асинхронные двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. В пазах ротора с короткозамкнутой обмоткой размещены алюминиевые или медные стержни. По торцам стержни замкнуты алюминиевыми или медными кольцами. Статор и ротор набирают из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку (для трехфазного двигателя). Концы фаз соединены в общий узел, а начала выведены к трем контактным кольцам, размещенным на валу. На кольца накладывают неподвижные контактные щетки. К щеткам подключают пусковой реостат. После пуска двигателя сопротивление пускового реостата плавно уменьшают до нуля. Принцип действия асинхронного двигателя рассмотрим на модели, представленной на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 Принцип действия асинхронного двигателя

Вращающееся магнитное поле статора представим в виде постоянного магнита, вращающегося с синхронной частотой вращения n1. В проводниках замкнутой обмотки ротора индуктируются токи. Полюса магнита перемещаются по часовой стрелке. Наблюдателю, разместившемуся на вращающемся магните, кажется, что магнит неподвижен, а проводники роторной обмотки перемещаются против часовой стрелки. Направления роторных токов, определенные по правилу правой руки, указаны на рис 3.2

Пользуясь правилом левой руки, найдем направление электромагнитных сил, действующих на ротор и заставляющих его вращаться. Ротор двигателя будет вращаться с частотой вращения n2 в направлении вращения поля статора. Ротор вращается асинхронно т.е частота вращения его n2 меньше частоты вращения поля статора n1. Относительная разность скоростей поля статора и ротора называется скольжением.

S=(n1-n2)/n1 (3.1)

Скольжение не может быть равным нулю, так как при одинаковых скоростях поля и ротора прекратилось бы наведение токов в роторе и, следовательно, отсутствовал бы электромагнитный вращающий момент. Вращающий электромагнитный момент уравновешивается противодействующим тормозным моментом Мэм = М2. С увеличением нагрузки на валу двигателя тормозной момент становится больше вращающего, и скольжение увеличивается. Вследствие этого, возрастают индуктированные в роторной обмотке ЭДС и токи. Вращающий момент увеличивается и становится равным тормозному моменту. Вращающий момент может возрастать с увеличением скольжения до определенного максимального значения, после чего при дальнейшем увеличении тормозного момента вращающий момент резко уменьшается, и двигатель останавливается. Скольжение заторможенного двигателя равно единице. Говорят, что двигатель работает в режиме короткого замыкания. Частота вращения ненагруженного асинхронного двигателя n2 приблизительно равна синхронной частоте n1. Это значит, что двигатель работает в режиме холостого хода. Скольжение асинхронной машины, работающей в режиме двигателя, изменяется от нуля до единицы. Асинхронная машина может работать в режиме генератора. Для этого ее ротор необходимо вращать сторонним двигателем в направлении вращения магнитного поля статора с частотой n2 > n1. Скольжение асинхронного генератора в направлении вращения магнитного поля статора с частотой n2 > n1. Скольжение асинхронного генератора

S=(n1-n2)/n1<0 (3.2)

Асинхронная машина может работать в режиме электромашинного тормоза. Для этого необходимо ее ротор вращать в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля статора. В этом режиме S > 1. Как правило, асинхронные машины используются в режиме двигателя. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным в промышленности типом двигателя. Частота вращения поля в асинхронном двигателе жестко связана с частотой сети f1 и числом пар полюсов статора. При частоте f1 = 50 Гц существует следующий ряд частот вращения.

Таблица 3.1 Ряд частот вращения асинхронного двигателя

Р 1 2 3 4

n1, об/мин. 3000 1500 1000 750

Частоту вращения асинхронного двигателя можно менять тремя способами:

1. Изменением частоты питающего напряжения;

2. изменением числа полюсов двигателя. Для этого в пазы статора закладывают обмотку, которую можно переключать на различное число полюсов;

3. изменением скольжения. Этот способ можно применить в асинхронных двигателях с фазным ротором. Для этого в цепь ротора включают регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению скольжения, а, следовательно, и к уменьшению частоты вращения двигателя.

Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Чтобы изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя на противоположное, необходимо поменять местами две фазы, то есть поменять местами два любых линейных провода, подходящих к обмотке статора двигателя.

Для данной системы выбираем двигатель АИР90L2.

Мощностью 3,0 кВт, синхронная частота вращения 3000 об/мин масса 19,6 кг, КПД 84%.

3.3 Выбор датчика и преобразователя сигналов

Датчик — это устройство для преобразования контролируемой величины в величину другого рода, удобную для дальнейшего использования. Датчики предназначены для преобразования неэлектрической величины в электрическую и одних электрических величин в другие.

Основные требования к электрическим датчикам:

1. надежность в работе;

2. достаточная чувствительность;

3. непрерывная зависимость выходной величины от входной;

4. минимальный габарит и вес;

5. необходимый диапазон изменения параметров;

6. отсутствие обратного воздействия датчиков на измеряемый процесс;

7. небольшая инерционность.

Факторы, влияющие на работу электрических датчиков:

1. периодичность и максимальная частота процесса;

2. знакопеременность кривой изменения процесса и наличие постоянной составляющей;

3. температурные условия места измерения;

4. атмосферные условия;

5. наличие вибрации, сотрясений или ускорения в установке.

Теперь, расставив приоритеты, необходимо учесть, что датчик может определять абсолютное или относительное положение контролируемого объекта. Исходя из этого, существуют два основных метода определения положения и измерения перемещений.

В первом методе датчик вырабатывает сигнал, являющийся функцией положения одной из его частей, связанных с подвижным объектом, а изменения этого сигнала отражают перемещение. Такие датчики положения называются абсолютными.

К ним относятся:

• резистивные (потенциометрические) датчики;

• индуктивные датчики с подвижным сердечником;

• ёмкостные датчики с подвижными обкладками.

Во втором методе датчик генерирует единичный импульс на каждом элементарном перемещении, а положение определяется подсчётом суммы импульсов в зависимости от направления перемещения. Такие датчики положения называются относительными. Достоинством таких датчиков, по сравнению с абсолютными, является простота и низкая стоимость, а недостатком — необходимость периодической калибровки и дальнейшей микропроцессорной обработки.

Датчики также делятся на контактные и бесконтактные. В бесконтактных датчиках связь между подвижным объектом и датчиком осуществляется посредством магнитного, электромагнитного или электростатического полей, а также оптоэлектронным способом.

Датчики присутствия:

• индуктивные датчики (в т. ч. взрывозащищенные);

• емкостные датчики (в т. ч. взрывозащищенные);

• фотоэлектронные датчики.

3.3.1 Индуктивные датчики

Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении индуктивности обмотки на магнитопроводе в зависимости от положения отдельных элементов магнитопровода (якоря, сердечника и др.). В таких датчиках линейное или угловое перемещение X (входная величина) преобразуется в изменение индуктивности (L) датчика. Применяются для измерения угловых и линейных перемещений, деформаций, контроля размеров и т.д.

В простейшем случае индуктивный датчик представляет собой катушку индуктивности с магнитопроводом, подвижный элемент, которого (якорь) перемещается под действием измеряемой величины.

Индуктивный датчик распознает и соответственно реагирует на все токопроводящие предметы. Индуктивный датчик является бесконтактным, не требует механического воздействия, работает бесконтактно за счет изменения электромагнитного поля.

Преимущества

• нет механического износа, отсутствуют отказы, связанные с состоянием контактов;

• отсутствует дребезг контактов и ложные срабатывания;

• высокая частота переключений до 3000 Гц;

• устойчив к механическим воздействиям.

Недостатки — сравнительно малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты питающего напряжения, значительное обратное воздействие датчика на измеряемую величину (за счет притяжения якоря к сердечнику).

3.3.2 Схемы включения датчиков

Непосредственное использование выходного сигнала датчика для воздействия на последующие элементы автоматической системы (и даже для непосредственного измерения и сравнения) не всегда возможно. Преобразование выходной величины датчика в удобный, для последующего использования, осуществляется в измерительных схемах.

Для датчиков с аналоговым выходом широко используют мостовые, дифференциальные и компенсационные схемы включения датчиков.

Мостовые схемы применяют преимущественно совместно с датчиками, работа которых основана на изменении активного и реактивного сопротивлений.

Дифференциальная схема состоит из двух смежных контуров, в каждом из которых действует отдельная ЭДС. Измерительный прибор, включаемый в ветвь, общую для обоих контуров, реагирует на разность контурных токов. Когда внешнего воздействия нет, то ЭДС и сопротивления контуров равны, токи равны и ток через прибор равен нулю. Изменение параметров датчика пропорционально показаниям измерительного прибора.

Для измерений малых ЭДС, например, создаваемых генераторными датчиками, используется компенсационная схема. Принцип компенсации заключается в том, что измеряемая ЭДС уравновешивается равным и противоположным по знаку падением напряжения, значение которого может быть установлено и определено с высокой точностью.

Для данной системы выбираем индуктивный датчик присутствия ВБИ-Ф60-40У-1111-З фирмы производителя СЕНСОР.

3.4 Выбор реле

Реле́ — электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин.

Широко используется в различных автоматических устройствах. Различают электрические, пневматические, механические виды реле, но наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.

Основные части реле: электромагнит и якорь. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами. При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает к сердечнику якорь, который через толкатель смещает и тем самым переключает контакты.

Предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт при напряжениях до 380 и 660 В переменного тока частотой 50, 60 и 100 Гц. При наличии тепловых реле или аппаратов позисторной защиты пускатели защищают управляемые электродвигатели от перегрузок недопустимой продолжительности. Пускатели с электромагнитом постоянного тока применяются в тепловозах; допускается их использование в общепромышленных стационарных установках. Усилителями перенапряжений, пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники.

Для данной системы выбираем реле MY-2N-D2 фирмы OMRON.

3.5 Выбор пускателя электромагнитного

Техника разъемных контактов дает возможность легко собирать стартерные комбинации, комбинации реверсивных пускателей и пускатели «звезда-треугольник».

Особенности коммутационной аппаратуры Siemens:

• Унифицированные принадлежности, монтаж и демонтаж которых возможен без инструмента.

• Все принадлежности присоединяются на защелках или втычных контактах — без проводного монтажа.

• Небывало малая ширина модулей стартерной комбинации — экономия места в распределительном шкафу.

• Экологически чистые материалы (не содержащие кадмия, асбеста и галогенов).

• Унифицированный инструментарий — однотипные винты — одинаковый крутящий момент во всех главных контактах до 5,5 кВт и во всех вспомогательных и управляющих линиях.

• Возможность использования при температуре окружающей среды до 60oС — даже при монтаже «вплотную».

• Улучшенные технические показатели контакторов Сименс — увеличенный ресурс.

• Вибростойкая, безопасная и, следовательно, не требующая ухода техника подсоединений на пружинных клеммах.

Для данной системы выбираем пускатель 3RT1015-1BB41 фирмы Siemens. Области применения: для коммутации двигателей до 10 кВт/ 400 В.

3.6 Выбор пневмоцилиндра и привода

Направляющая пневмоаппаратура, к которой относятся пневмоклапаны, предназначена для изменения направления потока сжатого воздуха. Обратные пневмоклапаны предназначены для пропускания сжатого воздуха только в одном направлении. По исполнению запорного элемента пневмоклапаны выпускают с конусным, плоским и сферическим элементами. Пневмоклапаны быстрого выхлопа служат для повышения быстродействия пневмоприводов путем уменьшения сопротивления выхлопной линии. Пневмоклапаны последовательности предназначены для контроля рабочего цикла по давлению (разности давлений). В пневматических системах управления путем выдачи пневмосигнала при возрастании контролируемого давления (разности давлений) до заданной величины. Пневмоклапаны выдержки времени предназначены для изменения направления или пуска, или останова потока сжатого воздуха через заданный промежуток времени после подачи управляющего сигнала.

Для данной системы выбираем электропневматический клапан VXZ2230-02F-5D фирмы SMC.

3.7 Функциональная схема

В приложении 1 представлена функциональная схема системы управления воротами сушильной камеры.

4 Описание языка программирования

В традиционной технике управления задачи решаются путем монтажа индивидуальных релейно-контакторных схем, создаваемых для конкретных решаемых задач. Поэтому контакторные и релейные системы управления, а также системы на полупроводниках, собираемые из отдельных блоков, называют жестко-программируемыми управляющими устройствами. Их программа заложена в монтажных соединениях.

В свободно-программируемых устройствах управления, напротив, применяются стандартные серийные приборы. Необходимые функции управления осуществляются по программам, вводимым в соответствующее запоминающее устройство.

Система автоматизации СИМАТИК S5 является свободно программируемой системой. Она состоит из устройств автоматизации (контроллеров), устройств программирования и языка программирования. Подлежащая решению задача управления содержится в накопителе программ устройства автоматизации в виде последовательности команд. Управляющее устройство последовательно считывает команды, интерпретирует их содержание и заботится об их исполнении.

В связи с такой циклической обработкой программы выход устройства автоматизации не реагирует с обычной для электронных систем управления скоростью на изменение сигнала на соответствующем входе. Изменение состояния сигнала на каком-либо входе обрабатывается управляющим устройством только тогда, когда будет обработана команда языка STEP 5! необходимая для запроса.

Точно также воздействие на состояние сигнала на каком-либо выходе осуществляется только после обработки нужной команды. Как правило, одна определенная команда обрабатывается во время прохождения программы только один раз. Время между двумя обработками одной команды называется временем цикла. Этот отрезок времени имеет большое значение для определения времени реакции свободно программируемого устройства, управления.

Время реакции устройства управления как минимум равно задержке сигнала на входах и выходах, а в самом сложном случае — сумме задержки сигнала и времени цикла. В устройствах автоматизации с отображением процесса время реакции в обоих случаях увеличивается на время цикла.

С помощью языка программирования STEP 5 формулируются различные задачи автоматизации, решаемые средствами автоматизации СИМАТИК S5. Три ориентированных на пользователя способа представления облегчают описание подлежащих решению задач и значительно облегчают изучение и применение этого языка программирования. Представление программы в виде функциональной (логической) схемы (FUP, находится в стадии подготовки) символами на основе ДИН 40 700, а также представление в виде контактной схемы (КОР) наглядно описывают функцию управления, основываясь на имеющихся функциональных или принципиальных электрических схемах. Представление в виде таблицы команд (AWL) по ДИН 19239 (проект) наиболее близко подходит к внутреннему отображению программы управления, машинному языку. Поэтому ему отдается предпочтение в простых устройствах программирования. Кроме того, это представление наилучшим образом подходит для ввода программ с помощью перфокарт (в очень больших системах управления).

Программы, составляемые с помощью языка STEP 5, подразделяются на системные и прикладные.

Системные программы представляют собой совокупность всех команд и условий для реализации внутренних рабочих функций (например, защита данных при отключении питания, организационные функции при наложении блоков и т.д.). Системные программы p хранятся в перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ=ЕРRОМ), которые не зависят от внешнего источника питания и располагаются в накопителе программ на центральном блоке. Пользователь доступа к системным программам не имеет.

Прикладные программы представляют собой совокупность всех команд и условий для обработки сигналов, через которые оказывается воздействие на управляемую установку (процесс) в соответствии с задачей управления. Прикладные программы подразделяются на блоки.

Блок представляет собой часть программы, ограниченную функцией, структурой или целевым назначением. В языке программирования STEP 5 различают блоки, содержащие команды для обработки сигналов (организационные, программные и функциональные блоки), и блоки, в которых хранятся данные (блоки данных). Организационные блоки(OВ) служат для управления прикладной программой в форме перечня подлежащих обработке блоков программы. Имеются организационные блоки для циклической обработки программ, для обработки с управлением по прерываниям и для обработки с управлением по времени.

В программных блоках (РВ) прикладная программа расчленяется на технологические группы, напр., на отдельные управляющие звенья.

С помощью функциональных блоков (РВ) реализуются часто повторяющиеся или очень сложные функции. Функциональные блоки поставляются готовыми (стандартные функциональные блоки) или программируются самим пользователем.

Внутри функциональных блоков наряду с основными операциями имеются дополнительные («дополняющие») операции. Функциональные блоки параметризуются, т.е. функция, реализуемая каким-либо блоком, может протекать с различными операндами (параметрами блока).

В блоках данных (DB) находятся данные, на которых работает программа пользователя.

Если нужно обработать какой-либо блок, его следует вызвать. Вызов может быть абсолютным или зависящим от результата логической операции. После окончания обработки блока программа продолжается с того места, где находился вызов блока, т.е. в «старшем» блоке.

Команда является самостоятельной наименьшей единицей программы. Она представляет собой рабочее указание для процессора. Команда состоит из операционной части и операндной части, а операндная часть — в свою очередь из признака и параметра.

Структуру команды можно представить следующим образом:

Операционная часть описывает выполняемую функцию. Она говорит, что должен делать процессор.

Операндная часть содержит данные, необходимые для выполнения операции. Она говорит, с чем должен работать процессор. Язык программирования STEP 5 различает следующие области операндов:

Входы Е — они представляют собой мест сопряжения процесса с устройством автоматизации (отображение процесса).

Выходы А они представляют собой место сопряжения устройства автоматизации с процессом (отображение процесса).

Метки М они предусматриваются для запоминания промежуточных результатов в двоичном виде.

Данные в время Т они предусматриваются для запоминания промежуточных результатов в цифровом виде, с их помощью реализуются временные функции.

Счетчики Z с их помощью реализуются функции счета.

Периферия P,Q для прямого обращениями периферийным устройствам (блокам ввода/вывода)

Константы К Представляют собой постоянное заданное число.

Блоки OB,PB,PB,DB служат для образования структуры программы.

Обозначение области операнда называется признаком операнда. Для обращения к определенному операнду в его области необходимо указать параметр. Параметр указывает на адрес операнда. Адресование таких областей операнда как входы Е, выходы А и метки М производится по байтам, т.е. указанное число относится к определенному байту этой области операнда (адрес байта).

Обращение к этим областям операнда может производиться и по битам. Адрес бита отделяется от адреса байта точкой.

Пример 1:

Е 10. 3

А 7. 0

М 120. 7

Адрес бита

Адрес байта параметр операнд

Признак операнда

Адресование области операнда «периферия Р» производится также по байтам, однако адреса бита не имеет.

Пример 2:

РВ 150

Адрес байта = параметр

Признак операнда операнд

Адресование областей операнда Т — время и Z — счетчики производится по словам (адрес слова). Эти области операнда адреса бита не имеют.

Пример 3:

Т 15

Z 7

Адрес слова = параметр

Признак операнда операнд

Область операнда D (данные) может адресоваться, как по словам, так и по битам.

Пример 4:

DW 127

D 109.13

Адрес бита

Адрес слова параметр операнд

Признак операнда

Параметр области операнда К (константа) представляет собой число, которое должно обрабатываться как цифровая величина. Параметры областей операнда. ОВ, РВ, FB и DB указывают номер операнда в этой области.

Пример 5:

K 1047

FB 17

Цифровая величина.

Номер

параметр операнд

Признак операнда

Обзор функций разделен в соответствии с видами представления по разным таблицам. Объем всех логических функций разделен на две таблицы, так как формы представления функциональной схемы и контактной схемы в этой области различаются (таблица 1, таблица 2).

Таблица 1 Символы функциональных схем (логические операции).

Изображение Краткое описание

+——+

-!S !

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция запоминания с приоритетом сброса

При появлении на входе S в результате логических операций «I» происходит установка памяти. На выходе 0, состояние сигнала также будет «I». При появлении «I» на входе R происходит сброс памяти. Выход Q будет иметь тогда состояние сигнала «О». Логический «О» на входах изменения состояния сигнала на выходе не вызывает. Сброс имеет приоритет, если состояние сигнала на обоих входах равно «I». На выходе Q состояние сигнала тогда будет равно «О».

+——+

-!R !

! !

! !

-!S Q!-

+——+ Функция запоминания с приоритетом установки

аналогична вышеописанной. Если на обоих входах состояние сигнала «I», приоритет принадлежит установке. Тогда выход Q будет иметь состояние сигнала «I».

+——+

-!’X’ !

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени. Общая

Вход обозначенный символом «X», является входом запуска времени. Здесь представляется соответствующая характеристика времени. На входе т-W находится значение времени (3 декады в двоично-десятичном коде). Вход R является входом сброса. Состояние сигнала «1» на этом входе вызывает состояние «0» на выходе Q. Выход Q имеет состояние сигнала «1» в соответствии с диаграммой времени. Выходы DU и DE являются цифровыми выходами. На выходе DU значение времени дано в двоичном коде, на выходе DE — в двоично-десятичном с определенным растром (ценой делений).

Таблица 1 Символы функциональных схем продолжение

+——+

-!1_- !

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени, короткий импульс

t установленное время.

+——+

-!1_-_V!

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени, удлиненный импульс

t установленное время

+——+

-!T|-|D!

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени, задержка включения

t установленное время

+——+

-!T|-|S!

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени, задержка включения запоминанием

t установленное время

Таблица 1 Символы функциональных схем продолжение

+——+

-!D|-|T!

-!TV BI!-

! DE!-

! !

! !

-!R Q!-

+——+ Функция времени, задержка отключения

t установленное время

Таблица 2 Символы контактных схем (логические соотношения)

Изображение

Краткое описание

—-] [—-

Нормально открытый контакт

Контакт «замкнут», если состояние сигнала относящегося к нему операнда равно «1». При состоянии сигнала соответствующего операнда равном «0», контакт «разомкнут».

—-]/[—-

Нормально закрытый контакт

Контакт «замкнут», если состояние сигнала относящегося к нему операнда равно «0». При состоянии сигнала соответствующего операнда равном «1», контакт «разомкнут».

—-( )—-

Обмотка реле или контактора (в конце цепи)

Состояние сигнала операнда, относящегося к обмотке, равно «1», если в цепи есть ток. Операнд ‘имеет состояние сигнала «0», если ток по цепи не идет.

—] [—+—] [—+— —+—( )—[

Последовательная схема

Ток течет по цепи, если все контакты замкнуты. Ток не течет, если один из контактов разомкнут. Количество контактов ограничено шириной экрана дисплея. Параллельные схемы также можно

Таблица 2 Символы контактных схем продолжение

I—] [—+—] [—+— —+—( )—[

I

I—] [—+

I

I—] [—+

Параллельная схема

Ток течет по цепи, если один из контактов замкнут. Ток не течет, если все контакты разомкнуты. Количество параллельных включений не должно превышать две с половиной высоты экрана дисплея. Допускается также параллельное включение последовательных соединений.

C помощью функциональных блоков реализуются часто повторяющиеся или очень сложные Функции. Функциональный блок представляет собой последовательность операций, которая описывает ограниченную Функцию. В память он заносится один раз и вызывается один или много раз старшими блоками (программными или функциональными). Вызов Функционального блока может быть «параметризован». Ему присваиваются операнды, с которыми он должен работать. Благодаря этому обеспечивается произвольное использование Функциональных блоков. Функциональные блоки вызываются независимо от условий или в зависимости от логического результата. Абсолютный вызов функционального блока SPA FB выполняется при обработке. Линейная обработка программы прекращается и продолжается в начале вызванного функционального блока. Абсолютный вызов функционального блока не зависит от логического результата, не влияет на него. Логический результат сохраняется и при смене блока «захватывается» (кроме устройств S5-110S и S5-130W). Этот логический результат, например, может быть использован для установки меток. Начатая в старшем блоке логическая операция в вызванном блоке продолжения не имеет. Условный вызов функционального блока SPB FB выполняется только тогда, когда при обработке вызова логический результат равен «1». В этом случае линейная обработка программы прекращается и переходит на начало вызванного Функционального блока. Если при обработке условного вызова функционального блока логический результат равен «0», блок не обрабатывается. Продолжается линейная обработка программы. Логический результат устанавливается в состояние «1».

5. Расчет надежности системы

Оценка надежности является одним из наиболее важных разделов проектирования.

Эффективность функционирования систем автоматического управления (САУ) в значительной степени зависит от надежности как отдельных устройств, входящих в систему, так и аппаратуры, обеспечивающей взаимодействие между этими устройствами.

Основными причинами, определяющими повышенное внимание к проблемам надежности, являются:

• рост сложности аппаратуры;

• более медленный рост уровня надежности комплектующих элементов по сравнению с ростом числа элементов в аппаратуре;

• увеличение важности выполняемых аппаратурой функций и, как следствие этого, повышение требований к надежности аппаратуры;

• усложнение условий эксплуатации.

5.1 Цели расчета

Целью расчета является определение количественных показателей надежности системы, разработанного в дипломном проекте и их соответствия требованиям ТЗ на дипломное проектирование.

Расчет производится на основе информации о надежности комплектующих элементов, электрической схемы, конструктивного исполнения системы, рабочих режимов, внешних и внутренних факторов, влияющих на надежность.

5.2 Исходные данные

5.2.1 Требования к надёжности

В соответствии с ТЗ на дипломном проекте требуемым показатель надежности является вероятность безотказной работы (ВБР) системы:

P(t) ≥ 0,95 на интервале времени t = 10 000 часов.

Модуль предназначен для работы в следующих условиях эксплуатации:

температура окружающей среды от плюс 5 до + 80 0С;

влажность от 40 до 90 % при температуре + 30 0С;

давление от 84 до 107 кПа (630 – 800 мм. Рт. ст.).

5.2.2 Блок-схема устройства

Для составления логической схемы требуется разбить систему на отдельные функциональные блоки, а блоки в свою очередь разбивают на отдельные элементы. Выделяются блоки, в которых при отказе хотя бы одного элемента отказывает весь блок. Для каждого блока проводиться расчет надежности. Неисправность хотя бы одного элемента (блока) способна вызвать отказ системы, вносят в логическую схему с последовательным соединением. Параллельное соединение соответствует случаю, когда система сохраняет работоспособность, пока работоспособен хотя бы один из включенных в работу элементов (блоков). В том случае, когда элементы никак не влияют на работоспособность системы, они не включаются в логическую схему (лампа накаливания). Производится расчёт надежности для отдельных элементов функционального блока, а затем для самого блока в целом.

Исходя из функциональной схемы системы управления воротами, можно выделить следующие блоки, влияющие на работоспособность:

• датчики присутствия перед дверью;

• промышленный логический контроллер;

• реле;

• пускатели;

• двигатели.

Блок-схема устройства представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1

5.3. Определение полного перечня первичных элементов.

Расчет надежности начинается с разделения системы на блоки, подблоки и т.д. до уровня первичных элементов, на которые имеются или могут быть определены значения интенсивности отказа.

Деление системы заканчивается разработкой полного перечня первичных элементов.

Таблица 5.1.

№ п.п. Наименование, тип, марка элемента Обозначение по эл. схеме Количество, шт.

1 Индуктивный датчик присутствия ВБИ-Ф60-40У-1111-З BL1 – BL14 14

2 Реле OMRON MY-2N-D2 K1 – K4 4

3 Пускатели Siemens 3RT1015-1BB41 4

4 Электропневматический клапан VXZ2230-02F-5D 4

5 Двигатель асинхронный двухфазный АИР 90L2 2

6 Промышленный логический контроллер Siemens S5-115U 1

5.4. Формулировка понятия отказа.

От понятия отказа зависит выбор числа элементов, которые должны учитываться при расчете надежности. Например, система содержит (m+N) элементов, из которых отказ m элементов приводит к потере точности, но не к потере работоспособности. Поэтому, если в понятие отказа включена только потеря работоспособности, то нужно учитывать N элементов.

Понятие отказа системы состоит в потере работоспособности одного из блоков, приведенных на рисунке 6.1.

5.5. Разработка логической схемы.

Если отказ любого из первичных элементов приводит к отказу всей системы, то логическая схема отображается в виде последовательно соединенных элементов. Поэтому логическая схема, представленная на рис. 5.2. является последовательным соединением первичных элементов, указанных в таблице 5.1. Изображение такой схемы представлено на рисунке 5.2, где:

Эi – i-ый элемент логической схемы;

N – общее количество элементов включённых в логическую схему расчёта надёжности системы.

5.6. Определение значений интенсивности отказов первичных элементов

Определим значения интенсивности отказов первичных элементов в нормальных условиях эксплуатации, коэффициентов нагрузки и тепловых режимов элементов, а также поправочных коэффициентов — аi.

Значение интенсивности отказов элементов, их коэффициентов нагрузки — КН, температура окружающей среды – t0, аi и рабочая интенсивность отказов — , сведены в таблицу 5.2

Таблица 5.2.

№ п.п. Наименование, тип, марка элемента Обозначение по эл. схеме Кол-во, шт. λоi∙106 1/ч Кнi Т0 ai λpi∙106 1/ч

1 Индуктивный датчик присутствия ВБИ-Ф60-40У-1111-З 14 0,15 0,8 60 1,2 0,18

2 Реле OMRON MY-2N-D2 4 0.06 0.8 60 1.1 0.066

3 Пускатели Siemens 3RT1015-1BB41 4 0,3 0,8 60 1,2 0,36

4 Электропневматический клапан VXZ2230-02F-5D 4 0,06 0,8 60 1,1 0,066

5 Двигатель асинхронный двухфазный АИР100S4/2 2 2,77 0,8 60 1 2,77

6 Промышленный логический контроллер Siemens

S5-115U 1 0,000001 0,7 60 1 0,000001

– номинальная интенсивность отказов i-го комплектующего элемента при нормальных условиях, справочная величина, приводящаяся производителем в паспорте элемента;

Т0 – температура с учетом перегрева;

аi – поправочный коэффициент, учитывающий влияние электрической и тепловой нагрузок элемента на интенсивность его отказов, является справочной величиной.

Рабочая интенсивность отказов i-го комплектующего элемента:

. (5.1)

5.7. Определение значений интенсивности отказов

Определение значений интенсивности отказов блоков системы производиться с учетом механических воздействий, влажности, давления.

Величина – интенсивность отказов системы, которая определяется формулой:

(5.2)

где , , – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние на интенсивность отказов соответственно механических воздействий, влажности и атмосферного давления;

– рабочая интенсивность отказов i-го комплектующего элемента.

Поправочные коэффициенты , , определяются по специальным таблицам в зависимости от условий эксплуатации.

Они принимают значения: КМ=0,7; КВЛ=0,9; КД=0,4.

Результаты сведены в таблицу 5.3.

Таблица 5.3.

№ п.п. Наименование, тип, марка элемента Обозначение по эл. схеме Кол-во, шт. ∑λpi∙106 1/ч Кд Квл Км λБлi∙106 1/ч

1 Индуктивный датчик присутствия ВБИ-Ф60-40У-1111-З 14 0,18 0,4 0,9 0,7 0,63504

2 Реле OMRON MY-2N-D2 4 0,066 0,4 0,9 0,7 0,0756

3 Пускатели Siemens 3RT1015-1BB41 4 0,36 0,4 0,9 0,7 0,252

4 Электропневматический клапан VXZ2230-02F-5D 4 0,066 0,4 0,9 0,7 0,0756

5 Двигатель асинхронный двухфазный АИР100S4/2 2 2,77 0,4 0,9 0,7 1,39608

6 Промышленный логический контроллер Siemens 1 0,000001 0,4 0,9 0,7 2,52∙10-7

5.8. Определение результатов интенсивности отказов и вероятности безотказной работы системы.

На основании таблицы 6.3 определим интенсивность отказов системы:

(5.3)

где: m — количество блоков системы;

– интенсивность отказа i-го блока;

– интенсивность отказа всей системы.

Суммарная интенсивность отказов системы составляет: 2,4343

Произведем оценку вероятности безотказной работы аппаратной части в течении 10000 часов:

; (5.4)

Среднее время наработки на отказ будет определяться формулой:

; (5.5)

часов.

В результате расчета получили:

; 1/час

часов.

5.9. Выводы

5.9.1. Результат проведенных вычислений

В результате проведенных вычислений требования технического задания по расчёту надёжности выполнены полностью. Среднее время наработки на отказ составляет 410 796 часов.

Безотказная работа системы составляет 0,97595, что удовлетворяет требованию ТЗ (≥0,95).

5.9.2. Анализ наиболее ненадежных элементов.

Общие рекомендации повышения надежности системы целом в критических ситуациях:

• уменьшение вероятности перегрузок системы;

• применение высоконадежной элементной базы;

• применение резервирования блоков.

5.10 Расчет надежности программы

В современных технических системах использующих ПО очень высоко значение не только безотказной работы технических средств, но и наличие программ не имеющих скрытых ошибок, однако в связи с ростом сложности программ существует тенденция к снижению их качества и увеличению количества ошибок в программе. Причины появления ошибок в программе следующие:

• проверка сложных программ в полном объеме при всех возможных значениях входных данных в большинстве случаев не возможна;

• безошибочно работающая программа применяется в новой задачи и на других исходных данных дает неприемлемое по точности и времени счета результат;

• часто используются ранее составленные блоки программ, что затрудняет совершенствование данной программы;

• имеет недостаток времени для совершенствования новой программы.

Расчет надежности ПО является прогностическим. Прогностический расчет позволяет предсказать возможные характеристики надежности и разработать стратегию дальнейшего совершенствования ПО.

Расчет производится на основе информации о вероятности появления в наборе данных при эксплуатации и экспериментальных значений случайных отказов при ее тестировании.

5.10.1 Исходные данные для расчетов

Исходными данными являются:

• требуемое значение показателя надежности программы (вероятности безотказной работы программы RТЗ 0,95 при n 1000, где n- число прогонов программы);

• разработанная в дипломном проекте программа, которая представлена на страницах 75-79;

• информация о наборах входных данных программы.

5.10.2 Формулировка понятия отказа программы

Для оценки надежности программы мною используется следующий подход: полная проверка сложной программы в процессе отладки не возможна, ошибки программ обычно проявляются только при действии определенных входных сигналов, которые в данном случае играют роль условий работы программы. При рассмотрении множества значений входных сигналов, ошибки программы могут считаться случайными. Это позволяет проводить аналогии между программами и невосстанавливаемыми объектами и использовать механический аппарат – теорию вероятности.

Понятие отказа моей программы состоит в потере работоспособности и проявляется в:

• появлении сбоя;

• остановки программы.

5.10.3 Оценка надежности программы по числу прогонов модели Нельсона

В такой модели за показатель надежности принимается вероятность R(n) безотказного выполнения n прогонов программы. Вероятность того, что j-ый прогон закончится отказом

, (5.6)

где :

Pji – вероятность выбора i-ого набора входных данных при j-ом прогоне из некоторой последовательности прогонов;

yi – «динамическая переменная» принимаемая значения «0», если прогон программы при i-ом наборе оказался успешным, и «1», если этот прогон закончился отказом;

N – число возможных прогонов программы входных данных.

Вероятность появления i – го набора входных данных в эксплуатации (экспертная оценка) представлена на рисунке 5.1

Рисунок 5.3

Отработка программы мною была завершена и в процессе последующего тестирования программы (аналог эксплуатации) мною проведено n=1000 прогонов программы, при этом обнаружено 1 отказ программы. Отказ программы проявился в появлении сбоя при i=5 наборе и 58 прогоне программы.

Для N=1000 прогонов

Таким образом, прогностический расчет надежности по модели Нельсона позволяет оценить надежность моей программы R=0,999, что соответствует требованиям ТЗ при n 1000 прогонов программы.

В результате вероятность безотказной работы системы будет ровна

По техническому заданию вероятность безотказной работы всей системы (аппаратная часть и программная) должна быть Р 0,95.

Таким образом, техническое задание в части надежности выполнено в полном объеме.

6.Экономическая часть

В экономической части дипломного проекта отражена цена разработки с учетом налога на добавленную стоимость.

Расчет структуры цены проводится методом прямого калькулирования с учетом законодательных актов в части ценообразования по состоянию на 15 апреля 2009 года:

6.1 Расчет проектно-конструкторских затрат

6.1.1 Материалы и ПКИ

Затраты по статье «Материалы и ПКИ» рассчитаны исходя из потребностей на сырье и материалы, покупные изделия и полуфабрикаты, вспомогательные материалы, комплектующие изделия, пакеты прикладных программ, дискеты, ватман и др. по цене приобретения без НДС.

Расчет затрат на материалы и ПКИ приведен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Расчет затрат на материалы и ПКИ

Наименование материалов, ПКИ и других материальных ресурсов Единица измерения Количество Цена единицы, руб. (без НДС) Сумма, руб. Обоснование

1 2 3 4 5 6

Флэш шт. 1 254,24 254,24

прайс ─

листы

Всего 254,24

6.1.2 Расходы на оплату труда

Расходы на оплату труда определены исходя из среднемесячного размера расходов на оплату труда одного работника и трудоемкости работ. С учетом премии и территориального коэффициента среднемесячный размер расходов на оплату труда одного работника составит 17 181 рубль.

Продолжительность и трудоемкость проводимых работ определяется в соответствии с календарным планом, приведенном в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Календарный план проведения работ

№ Срок выполнения Трудоёмкость (чел/час)

пп Наименование работ начало окончание

1 2 3 4 5

1. Получение и анализ задания на разработку 02.02.2009 09.02.2009 48

2. Подбор, изучение научно-технической литературы, подготовка материалов и справочных данных 10.02.2009 16.02.2009 40

3. Разработка структурной схемы системы управления дверями сушильной камеры 17.02.2009 06.03.2009 72

4. Анализ алгоритмов работы контроллера 10.03.2009 24.03.2009 88

5. Разработка схемы электрической принципиальной 25.03.2009 06.04.2009 72

6. Разработка алгоритма управления дверями сушильной камеры 07.04.2009 24.04.2009 112

7. Написание программ визуализации и построения моделей 27.04.2009 07.05.2009 64

8. Технико-экономическое обоснование стоимости разработки 12.05.2009 14.05.2009 24

9. Обоснование раздела «Безопасность жизнедеятельности» 15.05.2009 19.05.2009 24

10. Анализ разработки, выводы и оформление проекта 20.05.2009 29.05.2009 64

ИТОГО: 608

При среднем количестве часов в месяц в 2009 году — 165,6 часов в месяц продолжительность работ в месяцах будет составлять 3,7 месяца (608/165,6).

Полные расходы на оплату труда приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 Расчет расходов на оплату труда

Сроки Категория работающих ИТР и служащие

Начало Окончание Продолжи тельность (мес.) Кол-во участни ков (чел.) Трудоем кость (чел/мес) Среднемесячный размер расходов на оплату труда одного человека в месяц Расходы на оплату труда

2 3 4 5 6 7 8

02.02.2009 29.05.2009 3,7 1 3,7 17181,00 63 569,70

6.1.3 Отчисления на социальные нужды

В соответствии с Налоговым кодексом РФ (часть вторая) установлен единый социальный налог по ставке 26% от расходов на оплату труда.

Кроме того, предприятие производит отчисления на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.

Для ОАО «АЗ «Урал» размер страхового тарифа, указанный в страховом свидетельстве равен 1,2.

Таким образом, суммарный тариф отчислений на социальные нужды составит для «АЗ «Урал» 26,0% + 1,2% = 27,2 % от суммы расходов на оплату труда.

Размер отчислений на социальные нужды составит:

рублей

6.1.4 Командировочные расходы

Нормы возмещения командировочных расходов:

• оплата найма жилого помещения — по фактическим расходам, подтвержденным соответствующими документами, но не более 550 руб. в сутки, а при отсутствии документов — в размере 12 руб. в сутки;

• оплата суточных — 200 руб. за каждый день нахождения в командировке;

• оплата проезда — по представленным проездным документам.

В нашем случае затраты отсутствуют.

6.1.5 Накладные расходы

Сюда относятся:

1. расходы на содержание аппарата работников управления;

2. содержание зданий, сооружений, инвентаря общехозяйственного назначения;

3. конторские, типографские, почтово-телеграфные и телефонные расходы;

4. плата (или содержание) за пожарную, военизированную и сторожевую охрану;

5. плата за аренду в случае аренды отдельных объектов основных производственных фондов;

6. оплата услуг связи, вычислительных центров, банков;

7. оплата работ по сертификации продукции;

8. затраты на обеспечение нормальных условий труда и техники безопасности.

Накладные расходы определяются индивидуально по каждому предприятию и зависят от вида деятельности и составляют 515 % от расходов на оплату труда.

Накладные расходы = рублей

6.1.6 Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями

Затраты сторонних организаций обосновываются расчетом договорных цен выполняемых ими работ и сопровождаются процессом согласования с учетом их отраслевых особенностей.

В нашем случае затраты отсутствуют.

6.1.7 Структура цены

Себестоимость собственных работ составляет сумму всех вышеперечисленных статей за исключением статьи «Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями».

Плановая прибыль определяется в размере 5 % от себестоимости собственных работ.

Плановая структура цены представлена в таблице 6.4.

Таблица 6.4 Плановая структура цены

№ п/п Наименование статей затрат Всего, руб. Доля в полной себестоимости в %

1 Материалы и ПКИ 254,24 0,06

2 Расходы на оплату труда 63 569,70 15,56

3 Отчисления на социальные нужды(26%+1,2%=27,2%) от расходов на оплату труда 17 290,96 4,23

4 Прочие прямые расходы (расходы на служебные командировки) 0,00 0,00

5 Накладные расходы (515% от расходов на оплату труда) 327 383,96 80,14

Итого себестоимость собственных работ 408 498,85

6 Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями 0,00 0,00

Итого полная себестоимость 408 498,85 100,00

7 Прибыль 5% от себестоимости собственных работ 20 424,94

8 Цена 428 923,79

9 НДС 18% 77 206,28

10 Цена реализации (Цена + НДС) 506 130,08

Затраты на проектно-конструкторские работы составили 506 130,08 рублей.

6.2 Затраты на эксперементальный образец

Материалы

Затраты на сырье и материалы, покупные изделия и полуфабрикаты, вспомогательные материалы, комплектующие изделия, пакеты прикладных программ и др. по цене приобретения (без НДС) представлены в таблице 6.5.

Таблица 6.5

Наименование ед. изм Цена Колич. Сумма

(руб.) (руб.)

Индуктивные датчики присутствия

ВБИ-Ф60-40У-1111-З Шт. 794 14 11 116,00

Реле

OMRON MY-2N-D2 Шт. 514,00 4 2 056,00

Пускатель

3RT1015-1BB41 Шт. 1 278,00 4 5 112,00

Электропневматический клапан

VXZ2230-02F-5D Шт. 3 200,00 2 6 400,00

Индикаторы

Лампа накаливания 24 В Шт. 10,00 2 20,00

Двигатель асинхронный двухфазный

АИР 90L2 Шт. 2850,00 2 5700,00

Итого 30 404,00

Затраты на материальные ресурсы составили- 30 404 рубля.

Расходы на оплату труда

В состав расходов на оплату труда включаются:

— заработная плата за фактически выполненную работу, исходя из сдельных расценок, тарифных ставок и должностных окладов в соответствии с приня¬тыми на предприятии формами и системами оплаты труда;

— стоимость продукции, выдаваемой в порядке натуральной оплаты работникам;

— выплаты стимулирующего характера по системным положениям: премии, (включая стоимость натуральных премий) за производственные результаты, в том числе вознаграждения по итогам работы за год, надбавки к тарифным став¬кам и окладам за профессиональное мастерство, высокие достижения в труде и т.д.;

— выплаты, обусловленные районным регулированием оплаты труда (уральские).

В нашем случае расходы на оплату труда определены исходя из тарифа заработной платы привлекаемых к разработке работников предприятия – электромонтажников для сборочно-монтажных работ электрических компонентов. И слесарей для работ по изготовлению и установке ворот, направляющих, двигателей и т.д.

Расчет заработной платы электромонтажников и слесарей на основании укрупненных нор¬мативов времени монтажа, изготовления и установки электрических компонентов (мелкосерийное и индивидуаль-ное производство).

Сдельная расценка на 1ой операции вычисляется по формуле:

;

где Cri -часовая тарифная ставка на iой операции;

tштi — штучное время на iой операции.

Для электромонтажников часовые тарифные ставки:

4 разряд – 46,88 руб./час.,

5 разряд – 58,13 руб./час.

Расчет расходов на оплату труда приведен в таблице 6.6.

Таблица 6.6

Наименование операции Tштi (мин) Разряд Cri (руб.) Pi (руб.)

1. Изготовление ворот 180 4 46,88 140,63

2. Изготовление направляющих 300 5 58,13 290,63

7.Сборка 480 4 46,88 375,00

8.Контроль 50 5 58,13 48,44

9.Регулировка 20 5 58,13 19,38

Итого: 1030 874,06

Расходы на оплату труда 874,06

Калькуляция на экспериментальный образец приведена в таблице 6.7.

Таблица 6.7

Наименование статей расходов Руб.

1 Материалы 30 404,00

2 Расходы на оплату труда 874,06

3 Отчисления на социальные нужды (27,2% от с.2) 237,75

4 Командировочные расходы 0,00

5 Накладные (прочие) расходы (515% от с.2) 4 501,42

6 Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями 0,00

7 Себестоимость собственных работ 39 167,23

8 Себестоимость полная 39 167,23

9 Прибыль (5% от себестоимости собственных работ) 1 958,36

11 Цена 41 125,59

12 НДС (18%) от цены 7 402,61

13 Цена реализации 44 625,35

Затраты на производство экспериментального образца системы управления воротами сушильной камеры составили 44 625, 35 рублей.

Общие затраты составили 44625,35 + 506130,08 = 550 755,43 рублей.

3.3 Расчет ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения

При использовании сушильной камеры без входных и выходных ворот расходование природного газа было в среднем 896 400 м3 . После установки ворот, внедрения системы управления воротами сушильной камеры и отключения одной из печей сокращение расходования природного газа ожидается, в среднем, на 25% и будет составлять 672 300 м3.

Рассчитаем годовой экономический эффект от внедрения СУ СМР, используя следующую формулу:

(6.3)

руб./год,

где:

N1 – расход природного газа до внедрения СУ ДСК;

N2 – расход природного газа после внедрения СУ ДСК;

Sгаза – стоимость природного газа для предприятия 2 554,11 рублей за 1000 м3;

Книокр – Цена реализации (цена + НДС).

Ожидается повышение тарифов за предоставление природного газа в 2009 году на 30 %. И за счет этого экономический эффект будет увеличиваться.

7. Безопасность жизнедеятельности

7.1 Цели и задачи БЖД

Научные задачи БЖД сводятся к идентификации опасных и вредных факторов (распознавание и их количественная оценка), генерируемых элементами среды обитания (технические средства, технологические процессы, природные явления), разработке и реализации новых методов защиты, моделированию и прогнозированию чрезвычайных ситуаций.

Практические задачи БЖД включают выбор принципов защиты, рациональное использование средств защиты человека и природной среды от негативного воздействия техногенных источников и стихийных явлений.

Реализация этих задач обуславливает цель и содержание БЖД — обеспечение комфортных условий деятельности человека на всех стадиях его жизненного цикла и нормативно допустимых уровней воздействия негативных факторов на человека и природную среду, что создаёт предпосылки для наивысшей работоспособности и продуктивности труда.

Выбор оптимальных параметров и организации среды деятельности и отдыха основан на учёте физиологических показателей человека, его психологического состояния, требует глубокого знания анатомо-физиологических особенностей человека и его функциональных возможностей.

Решение задач БЖД при проектировании и эксплуатации технических систем невозможно без знания инженером уровней допустимого воздействия опасных и вредных факторов на человека и среду обитания, а также без знания негативных последствий, возникающих при нарушении нормативных требований.

Разрабатывая новую технику, инженер обязан обеспечить не только её функциональное совершенство, технологичность и приемлемые экономические показатели, но и достичь требуемых уровней её экологичности и безопасности. На этапе проектирования и подготовки производства инженер должен уметь выявить все негативные факторы, установить их значимость, разработать и применить в конструкции машин средства снижения негативных факторов до допустимых значений, а также средства предупреждения аварий и катастроф.

В ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» все опасные и вредные производственные факторы подразделяются на 4 группы:

1. Физические факторы: движущиеся части механизмов, повышение или понижение температуры воздуха, повышение или понижение температуры поверхности, повышенная запыленность или загазованность, повышенная влажность, повышенная скорость движения воздуха, повышенный уровень шума, повышенный уровень вибрации, недостаточная освещенность, повышенный уровень излучения (УФИ, лазерное, электромагнитное), опасность поражения электрическим током и т.д.

2. Химические факторы: общетоксичные, раздражающие, вызывающие аллергию, канцерогенные (вызывают рак), мутагенные, влияющие на репродуктивную деятельность.

3. Биологические факторы: микроорганизмы, макроорганизмы.

4. Психофизиологические факторы: физическая перегрузка, нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, эмоциональные перегрузки, монотонность труда).

7.2 Организация и обслуживание рабочих мест

Рабочее место — первичное звено производства, находящееся в непосредственном ведении одного рабочего или бригады и включающее в себя комплект материальных элементов, обеспечивающих процесс труда. Рабочее место состоит из следующих элементов:

• производственной площади;

• основного оборудования;

• устройств для хранения материалов, заготовок, готовой продукции, отходов и брака;

• устройства для хранения инструментов, оснастки и приспособлений;

• подъемно-транспортных устройств;

• приспособлений для безопасности и удобства работы.

Организация рабочего места — это комплекс мероприятий, направленных на создание на рабочем месте необходимых условий для высокопроизводительного труда, на повышение его содержательности и охрану здоровья рабочего.

Комплекс мероприятий охватывает:

• выбор рациональной сигнализации рабочего места и его оснащение

оборудованием и инвентарем;

• создание комфортных условий труда;

• рациональную планировку;

• бесперебойное обслуживание рабочего места по всем его функциям.

Конкретное содержание работ по рациональной организации рабочих мест зависит, в свою очередь, от многих факторов: вида труда (умственный или физический, тяжелый или легкий, разнообразный или монотонный), условий труда (комфортные или неблагоприятные), типа производства и др.

Обслуживание рабочего места — это система мероприятий, направленных на обеспечение работы всем необходимым для бесперебойного хода производственного процесса.

Качество обслуживания рабочих мест зависит от состояния оперативно-производственного планирования и уровня организации вспомогательных служб предприятия и цеха. Каждый рабочий на своем рабочем месте обязан осуществлять такие функции:

• до начала работы подготовить оборудование к работе, ознакомиться со сменным заданием, подготовить инструмент и т. п.;

• во время работы поддерживать порядок и чистоту на рабочем месте;

• исправлять мелкие дефекты, смазывать оборудование, сигнализировать обслуживающему персоналу о необходимых услугах;

• после работы сдать или убрать инструмент и приспособления, убрать рабочее место и передать его сменщику

На основе функционального разделения труда существуют следующие функции обслуживания рабочих мест:

• ремонтная;

• обеспечения инструментом;

• наладочная;

• материального снабжения;

• транспортная;

• технического контроля;

• организационная.

Организация и обслуживание рабочих мест в значительной степени зависят от типа производства:

• в единичном и мелкосерийном производствах на рабочих местах выполняется большое количество разнообразных операций. Они оснащены универсальным оборудованием, разнообразным технологическим инвентарем;

• в серийном производстве преобладают рабочие места, на которых выполняется ограниченное количество технологических операций. Они оснащены специализированным оборудованием и инструментом;

• в массовом производстве на рабочих местах выполняются, как правило, одна-две технологические операции, поэтому они оснащены специальным оборудованием и инструментом.

По профессиональной принадлежности работников рабочие места подразделяют так:

• стационарные — для основных рабочих: станочников, операторов, слесарей-сборщиков, радиомонтажников, кузнецов, литейщиков, сварщиков и др.;

• передвижные — для вспомогательных рабочих: слесарей-ремонтников, наладчиков, электриков, смазчиков и др.

Одним из важнейших показателей организации рабочих мест является механовооруженность. По ней различают рабочие места ручной, механизированной и автоматизированной работы. При организации рабочих мест преобладанием ручных приемов в операциях определяется возможность механизации выполняемых работ. При этом особое внимание обращается на проектирование и внедрение рациональных методов труда. На механизированных рабочих местах организация направлена на согласование работы человека и машины, обеспечение синхронности трудового и технологического процесса, удобство и безопасность работы. На автоматизированных рабочих местах (АРМ) технологический процесс осуществляется без непосредственного участия рабочего, за которым сохраняются только функции обслуживания: контроль, регулировка, ремонт, подача и вывоз деталей. Внедрение промышленных роботов увеличивает количество АРМ, позволяет организовать их в условиях серийного и мелкосерийного производств.

Широкое применение в машиностроении оборудования с программным управлением (в том числе станков типа «обрабатывающий центр») в комплексе с промышленными роботами приводит к созданию роботизированных рабочих мест (РРМ). Их характерная особенность — выполнение в автоматическом режиме различных технологических операций, что обеспечивает высокий уровень концентрации технологических операций на рабочем месте и способствует повышению производительности труда, обеспечению высокого качества продукции.

В организации рабочих мест большое значение имеет их специализация. Под специализацией рабочего места понимается определение его рационального производственного профиля, который формируется путем закрепления за ним сходных деталеопераций, сгруппированных по признаку конструктивно — технологического подобия, точности обработки и др. Сокращение номенклатуры обрабатываемых деталей или количества выполняемых операций на рабочем месте, т. е. сужение его специализации, способствует совершенствованию трудовых приемов, повышению производственных навыков и культуры труда, а также производительности труда.

Основой специализации рабочих мест являются унификация изделий и их конструктивных элементов, а также типизация технологических процессов. Эти и другие меры позволяют сократить номенклатуру обрабатываемых изделий, повысить уровень серийности и уменьшить количество переналадок оборудования.

Оснащение рабочих мест определяется их производственным профилем, специализацией, степенью механизации и автоматизации технологических процессов. Например, в машиностроении в комплект типового оснащения рабочего места входят:

• основное технологическое оборудование — станок, пульт;

• вспомогательное оборудование — подъемно-транспортное оборудование, подставки, сиденья;

• инвентарь — инструментальные шкафы, тумбочки, полки, стеллажи и т. п.;

• тара заготовок и готовых деталей — ящики, поддоны, кассеты, штативы, конвейеры;

• технологическая оснастка и инструмент — зажимы и базирующие устройства, ключи, режущий и мерительный инструмент;

• организационная оснастка — устройства связи и сигнализации, планшеты для документации;

• устройства охраны труда, санитарно-гигиенические и культурно-бытовые устройства — ограждения, защитные экраны, промышленная вентиляция и освещение, устройства сбора производственных отходов, предметы интерьера.

При выборе основного технологического оборудования главным требованием является обеспечение на рабочем месте необходимой производительности труда при соблюдении заданных параметров технологических процессов. Оборудование должно соответствовать требованиям эргономики и эстетики, а рабочему должны быть созданы комфортные и безопасные условия труда. Для повышения уровня автоматизации управления технологическими процессами основное оборудование обеспечивается микропроцессорными установками, активными средствами контроля и т. п.

Вспомогательное оборудование рабочего места должно быть надежным, удобным и безопасным в эксплуатации, соответствовать антропометрическим характеристикам работников, быть оформленным в соответствии с требованиями производственной эстетики.

Оснащение вспомогательным оборудованием (подъемно-транспортными средствами, рольгангами, склизами, кантователями и т. п.) в дополнение к общецеховым устройствам осуществляется с у четом производственного профиля рабочего места. При оснащении рабочих мест индивидуальными транспортными средствами особое внимание следует уделять бесприводным средствам (рольгангам, склизам), применение которых при незначительных затратах способствует снижению утомляемости рабочего и повышению производительности труда. В настоящее время широко применяются загрузочные устройства с использованием роботов и автооператоров, оснащенных программным управлением, сенсорными и телевизионными устройствами.

Подбор вспомогательного оборудования для РРМ направлен на расширение универсальности и технологических возможностей этих рабочих мест. Он ориентирован на расширение функций транспортной системы, промышленного робота и станка на рабочем месте.

К вспомогательному оборудованию, расширяющему функции транспортной системы на РРМ, относятся:

• загрузочное оборудование и бункера;

• транспортеры;

• манипуляторы с программным управлением.

Функции промышленного робота расширяет такое оборудование:

• кантователи;

• подающие и выбрасывающие механизмы;

• погрузчики.

Оборудование, расширяющее функции станка, обеспечивает:

• автоматизацию технологических процессов;

• контроль смазки и охлаждения.

Основной задачей при оснащении является оптимальное распределение функций между роботом и вспомогательным оборудованием, которое зависит от действующей технологии, степени автоматизации используемых средств вычислительной техники, программного обеспечения.

Рабочее место как первичная производственная ячейка должно быть связано с системой обслуживания и управления информационными каналами, т.е. системой промышленной связи и сигнализации. Эта система применяется для информационного обслуживания рабочего места и автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).

Одним из важных вопросов организации рабочих мест является рациональная их планировка.

Под планировкой рабочего места понимается рациональное пространственное размещение всех материальных элементов производства на рабочем месте: оборудования, технологической и организационной оснастки, инвентаря, которые обеспечивают экономное использование производственной площади, высокопроизводительный и безопасный труд рабочего.

Различают внешнюю и внутреннюю планировку рабочих мест. Внешняя планировка представляет собой целесообразное размещение на рабочем месте основного и вспомогательного оборудования, инвентаря и организационной оснастки. Проектируется специально с учетом рабочего и вспомогательного пространства (зоны).

Рабочая зона — это участок трехмерного пространства, ограниченный пределами досягаемости рук рабочего в горизонтальной и вертикальной плоскостях с учетом поворота его корпуса на 180° и перемещения на один-два шага. Здесь размещаются орудия и предметы труда, постоянно используемые в работе. Остальная площадь рабочего места — вспомогательное пространство, в котором располагаются редко используемые предметы, элементы интерьера и т. п.

К основным требованиям к рациональной внешней планировке относятся:

• обеспечение минимальных траекторий перемещения предметов трудосокращение лишних трудовых движений;

• уменьшение до минимума количества наклонов и поворотов корпуса рабочего;

• экономное использование производственной площади.

Внутренняя плакировка рабочего места представляет собой целесообразное размещение технологической оснастки и инструмента в инструментальном шкафу, правильное расположение заготовок и деталей на рабочем месте. Внутренняя планировка должна обеспечивать удобную рабочую позу, короткие и малоутомительные трудовые движения, равномерное и по возможности одновременное выполнение трудовых движений двумя руками. Проектируется такая планировка с учетом зон досягаемости рук рабочего, которые представляют собой участок трехмерного пространства, ограниченный траекториями движения рук рабочего в горизонтальной и вертикальной плоскостях

7.3 Микроклимат.

Параметрами микроклимата в рабочей зоне являются: температура воздуха, ; температура поверхности оборудования, ; относительная влажность, %; скорость движения воздуха, м/с; интенсивность теплового облучения, Вт/м2.

Теплообмен человека с окружающей средой осуществляется путем излучения в инфракрасном диапазоне, теплопроводностью (при контакте), за счет конвекции (скорости движения воздуха), испарением (зависит от температуры, влажности, скорости движения)

Нормирование микроклимата производится в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 в зависимости от категории тяжести работ и периода года.

Подразделение работ на категории тяжести происходит в зависимости от энергозатратат организма на выполнение данного вида работы. В нашем случае работа относится к средней тяжести (2а – работа, выполняемая стоя, вес изделия до 1 кг; 2б – работа, выполняемая стоя, вес изделия от 1 до 10 кг).

Периоды года определяются среднесуточной температурой окружающей среды: холодный период – не менее +10 , тёплый – более +10 .

Различают оптимальные и допустимые значения микроклимата: оптимальные – ощущение теплового комфорта в течение 8 часов; допустимые – вызывают локальные ощущения теплового дискомфорта.

7.4 Производственное освещение

К производственному освещению предъявляются следующие требования: достаточность, равномерность, в поле зрения должны отсутствовать тени, особенно движущиеся, направленность, простота, надёжность, дешевизна, не должно создавать дополнительные опасные и вредные факторы.

Светильники, применяемые для освещения, бывают: прямого света, отражённого света, рассеянного света.

По степени открытости: открытые (незащищённые), закрытые (взрывобезопасные, взрывозащищённые, пылевлагозащищённые).

7.4.2 Классификация производственного освещения.

Производственное освещение бывает трех видов: естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение бывает верхнее и боковое. Искусственное – общее равномерное или локализованное и комбинированное (общее и местное).

По функциональному назначению освещение подразделяют на:

• рабочее – освещение в рабочее время, дежурное – освещение вне рабочего времени;

• охранное – освещение границ охраняемой территории;

• эвакуационное – «выход»;

• аварийное – для мероприятий жизнеобеспечения.

7.4.3 Нормирование освещения.

Нормирование производственного освещения осуществляется согласно СНиП 23–05–95 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования». Существует раздельное нормирование естественного, искусственного и совмещенного освещения.

Искусственное освещение нормируется в зависимости от характеристики зрительной работы, разряда зрительной работы, подразряда зрительной работы и системы освещения.

Характеристика зрительной работы (точность работы) определяется по величине минимального размера объекта различения в мм (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Характеристики зрительной работы

Минимальный размер объекта различения 0,3 – 0,5 мм 0,5 – 1 мм

Характеристика зрительной работы Высокая точность Средняя точность

Разряд зрительной работы 3 4

Подразряд зрительной работы зависит от сочетания контраста объекта различения с фоном и от характеристики фона.

Контраст бывает большой, средний, малый, фон:

• светлый, ρ > 0,4;

• средний, 0,2 < ρ < 0,4;

• темный, ρ < 0,2.

Нормируемыми параметрами искусственного освещения являются: величина освещенности в люксах и сочетание показателя ослепленности и коэффициента пульсации.

Газоразрядные лампы.

Достоинства: высокая светоотдача (100 лм/Вт), высокий срок службы, возможность получения любого спектра.

Недостатки: пульсации светового потока, шум, сложность в эксплуатации, уменьшение светового потока к концу срока службы, большие габариты, время разогрева до 15 минут, в одной лампе до 0,1 грамма ртути.

Естественное освещение нормируется коэффициентом естественного освещения, % в зависимости от характеристики зрительной работы, разряда зрительной работы и системы освещения:

Естественное освещение должно быть на каждом рабочем месте. Без естественного освещения допускаются: склады, раздевалки, коридоры, медицинские пункты, то есть вспомогательные помещения.

7.5 Защита от шума.

Звук – механические колебания воздуха, воспринимаемые органами слуха.

Шум – набор звуков, неблагоприятно воздействующий на здоровье человека.

Действие шума на человека.

В первую очередь, шум воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, на органы слуха.

Нормирование шума:

1. Для постоянного шума нормируется предельный спектр – совокупность допустимых уровней звукового давления в зависимости от частоты.

2. Непостоянный шум – по уровню звука в дБА (суммируются любые частоты)

Методы борьбы с шумом:

1. Уменьшение шума в источнике (замена ударных процессов на безударные, замена ручной сварки на автоматическую, своевременный ремонт, замена металлических деталей на пластмассовые).

2. Изменение направленности шума.

3. Рациональная планировка цехов.

4. Акустические средства защиты:

5. Звукоизоляция (ограждающая конструкция, отражающая большую часть звуковой энергии);

6. Звукопоглощение (превращение звуковой энергии в тепловую за счёт вязкого трения в капиллярах пористых материалов), дБ;

7. Средства индивидуальной защиты: вкладыш (понижает уровень шума на 5 – 20 дБ), наушники (на 34–45 дБ), шлем (применяется, если уровень шума свыше 120 дБ), противошумные костюмы (если уровень шума свыше 135 дБ).

7.6 Электробезопасность.

Электротравма — травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Пороговые значения тока представлены в табл. 7.2.

Таблица 7.2 Пороговые значения тока

Действие электрического тока Переменный ток

f=50 Гц, U≈220 В,

Постоянный ток

Пороговый ощутимый уровень, мА 0.6 1.5

5 – 7

Пороговый неотпускающий, мА 10 15

50 – 70

Фибриляционный, мА 50 –

Смертельный, мА 100 300

Факторы, влияющие на опасность поражения электрическим током:

• величина напряжения;

• род тока (до 500 В опаснее переменный ток);

• частота тока (самый опасный диапазон f = 40…100 Гц);

• путь тока через тело человека;

• сопротивление тела человека (расчетное значение 1000 Ом);

• время действия тока;

• условия внешней среды (температура, влажность влияют на сопротивление).

Классификация помещений по электроопасности (ПУЭ)

Особо опасные. Влажность ~100%, химически агрессивная среда, наличие двух и более условий повышенной опасности.

Анализ опасности поражения электрическим током.

Существует вероятность поражения электрическим током в следующих случаях: прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, прикосновение к металлическим корпусам, которые оказались под напряжением в случае пробоя изоляции, шаговое напряжение, ошибочная подача напряжения при ремонтных работах, приближение на недопустимо близкое расстояние к токоведущим частям, наведённое напряжение на воздушных линиях.

Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме применяют следующие способы защиты от прямого прикосновения:

• изоляция;

• ограждение;

• установка барьеров;

• размещение вне зоны досягаемости (110 кВ – расстояние 1 м);

• применение сверхнизкого напряжения (50 В – переменное, 120 В – постоянное).

Способы защиты от косвенного прикосновения:

• защитное заземление;

• автоматическое отключение питания;

• уравнивание потенциалов (для U прикосновения);

• выравнивание потенциалов (для U шага);

• двойная или усиленная изоляция;

• применение сверхнизких напряжений;

• защитное электрическое разделение сети (применение разделительных трансформаторов, у которых коэффициент трансформации=1).

Защитное заземление — преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с землей. Принцип действия: падение напряжения на корпусе до безопасного значения за счет малого сопротивления заземляющего устройства.

Применяется в трехфазных сетях до 1000 В с изолированной нейтралью:

• при U≥380 В во всех помещениях;

• при U≥42 В в опасных и в особо-опасных помещениях;

• во взрывоопасных помещениях при любом напряжении.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с нулевым проводом. Принцип действия: превращение замыкания на корпус в однофазное КЗ, при котором срабатывает защитное устройство. Применяется до 1000В в трехфазных сетях с глухо заземленной нейтралью.

У нулевого проводника должно быть повторное заземление – в случае обрыва нулевого провода корпус окажется заземлен.

Проводится обязательный инструктаж 1 раз в год.

7.7 Пожарная безопасность.

Причины пожаров неэлектрического характера: неисправность отопительной системы; неисправность производственного оборудования; халатное обращение с огнем; неисправность вентиляционных систем; самовозгорание веществ.

Причины пожаров электрического характера: короткие замыкания; перегрузка; электрическая дуга; статическое электричество; молнии.

Опасные факторы пожара: открытое пламя и искры; повышенная температура воздуха; токсичные продукты сгорания (HCN — цианистый водород; при сжигании 1 кг пенопласта выделяется смертельная доза цианистого водорода); дым; пониженное содержание кислорода; обрушение строительных конструкций.

Таблица 7.3 Классификация помещений по пожаровзрывоопасности

Категория помещения Характеристика веществ

А(пожаро-взрывоопасная) Взрывоопасные газы, горючие жидкости с температурой воспламенения <280C

Пожарная безопасность.

Обеспечивается:

• системой предотвращения пожара;

• системой противопожарной защиты;

• организационно-технические мероприятия.

Система предотвращения пожара.

• Предотвращение образования горючей среды (применение негорючих материалов).

• Предотвращение образования источника зажигания (электрооборудование соответствующего исполнения).

• Ограничение массы горючих веществ.

Система противопожарной защиты.

1. Применение строительных конструкций с нормируемым пределом огнестойкости.

Огнестойкость — способность строительных конструкций выдерживать воздействие пожара до появления трещин и Т = 1600 С (измеряется в часах).

2. Пожарная сигнализация. Извещатели бывают тепловые, дымовые, световые. Характеристика извещателей — порог срабатывания, время задержки, площадь.

3. Установки автоматического пожаротушения: спринклерные и дренчерные.

4. Эвакуация людей — необходимо установить размеры и количество эвакуационных выходов и время эвакуации (двери открываются наружу).

5. Устройства, обеспечивающие ограничение распространение пожара.

6. Система оповещения о пожаре.

7. Применение СИЗ и СКЗ (СКЗ — устройство пожаробезопасных зон).

8. Система противодымной защиты (специальные люки или вентиляция).

Организационно-технические мероприятия: организация пожарной охраны, паспортизация пожароопасных веществ, обучение, инструктирование, разработка мероприятий на случай пожара.

Способы тушения пожара: охлаждение ниже температуры воспламенения (вода), ограничение доступа кислорода (пена, порошок), уменьшение концентрации взрывоопасных газов (подача инертных газов), применение ингибиторов (замедление реакции горения — хладоны), механический срыв пламени.

Классы пожаров, характеристики веществ и огнетушащие средства представлены в таблице 7.4

Таблица 7.4 Классы пожаров

Класс пожара Характеристика веществ и огнетушащие средства

А Твердые сгораемые вещества (водой)

В Легковоспламеняющиеся жидкости и твёрдые плавящиеся (пеной)

С Горючие газы (подача инертного газа)

Д Щелочные металлы и сплавы (порошком)

Е Электроустановки (углекислотные, порошки)

Заключение

Восстановление работоспособности оборудования путем установки недорогих запчастей и простых вариантов перехода на другие решения не дает оптимального результата, а модернизация становится безопаснее и надёжней. Можно сказать, что модернизация оборудования является недорогим и экономически выгодным способом повысить качество производимой продукции и, следовательно, получить новые рынки сбыта. В данном дипломном проекте предлагается вариант усовершенствования существующей сушильной камеры, путем установки входных и выходных ворот.

В ходе проделанной работы рассмотрен ряд вопросов. Изучены и выявлены наиболее приемлемые схемотехнические решения, разработана структурная и электрическая схемы данной системы управления, составлен алгоритм и написана программа работы контроллера. Произведен выбор элементной базы, кроме того, выполнен расчет надежности, рассмотрена безопасность жизнедеятельности и подсчитаны основные финансово-экономические показатели. Все требования технического задания выполнены в полном объёме.

Список использованной литературы

1. Денисенко Т.А, Тихончук С.Т «Методические указания по применению контроллеров семейства SIMATIC S5», ОГПУ, 1998

2. Налоговый кодекс РФ, часть 2, от 05.08.2000. №117-ФЗ.

3. Федеральный закон «О страховых тарифах на обязательное социальное страхование от нечастных случаев на производстве и профзаболеваний на 2005 год» от 29.12.2004 № 207- ФЗ.

4. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. Общие положения. (утверждены Минэкономики 20.06.1999 № ВК –477).

5. Расчет надежности устройств автоматики и вычислительной техники. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию, Челябинск, 1985.- 39с.

6. Преобразователь частоты Movitrac 31C. Инструкция по эксплуатации. Номер документа 0922 9051/072000. Германия, 2000г. — 65с.

7. Реле общего назначения MY. Паспорт. Cat. №. J111-RU1-02.- 12с.

8. Цифровые инкрементальные энкодеры OMRON. Паспорт. Cat. №. SEDSAX4, 2001.- 6с.

9. SIMATIC S5-115U, S5-115F, S5-115H. Каталог оборудования и технические характеристики. Москва, 80с.

10. Каталог и технические характеристики индукционных дистанционных датчиков Allen-Bradley. 188c.

11. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 1: подготовка к программированию. С79000-G8556-C920-04. 84c.

12. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 2: программирование с программой STEP 5. С79000-G8556-C920-04. 160c.

13. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 3: работа с программой STEP 5. С79000-G8556-C920-04. 100c.

14. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 4: другие программы Simatic S5. С79000-G8556-C920-04. 74c.

15. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 5: прикладной пример. С79000-G8556-C920-04. 44c.

16. Программный продукт Siemens STEP 5. Часть 6: хранение данных. С79000-G8556-C920-04. 70c.

17. Ганс Бергер. Программирование управляющих устройств на языке STEP5, Том 1. 293с.

18. Ганс Бергер. Программирование функциональных блоков на языке STEP5, Том 3. Германия, 1985г. — 310с.

19. Программаторы Simatic PG. . Cat. №. Siemens ST-70. 2003г, — 18с.

Приложение 1

Приложение 2

Программа управления воротами сушильной камеры в релейно-контактном виде

Сегмент 1 Открытие блокировки «Е»

!

!F 11.5 I 15.4 F 50.1 F 127

+—] [—+—] [—+—]/[—+———+———+———+———+—( )-!

F 11.5 = M 11.5 Память пуска общего автоматического цикла

I 15.4 = E 15.4 Блокировка «Е» занята

F 50.1 = M 50.1 Память отправки подвески в сушильную камеру

Сегмент 2 Память отправки подвески в сушильную камеру

! F 50.1

!I 15.4 I 14.0 +——+

+—] [—+—]/[—+———+-!S !

! ! !

!I 23.0 I 21.7 I 22.1 ! ! F 50.3 F 50.1

+—] [—+—] [—+—] [—+-!R Q!-+—]/[—+———+———+—( )-!

! ! +——+

!I 3.5 I 0.5 !

+—] [—+—] [—+———+

I 15.4 = E 15.4 Датчик присутствия перед вх. воротами сушильной камеры

I 14.0 = E 14.0 Закрытие останова перед вх. воротами сушильной камеры

F 50.1 = M 50.1 Память отправки подвески в сушильную камеру

I 23.0 = E 23.0 Закрытие входных ворот сушильной камеры

I 21.7 = E 21.7 Правая входная створка сушильной камеры закрыта

I 22.1 = E 22.1 Левая входная створка сушильной камеры закрыта

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

I 0.5 = E 0.5 Пуск общего автоматического цикла

F 50.3 = M 50.3 Запрет повторной отправки с E

Сегмент 3 Открытие входных ворот сушильной камеры

!

!F 50.1 F 50.0 I 22.0 Q 39.5 T 80 Q 32.6

+—] [—+—] [—+—]/[—+—]/[—+—]/[—+———+———+—( )-!

! ! ! ! !

!T 81 ! !I 22.2 !T 81 !

+—] [—+ +—]/[—+—] [—+

F 50.1 = M 50.1 Память отправки подвески в сушильную камеру

T 81 = T 81 Контроль времени закрытия входных ворот сушильной камеры

F 50.0 = M 50.0 Условие автоматической работы ворот сушильной камеры

I 22.0 = E 22.0 Правая входная створка сушильной камеры открыта

I 22.2 = E 22.2 Левая входная створка сушильной камеры открыта

Q 39.5 = A 39.5 Закрытие входных ворот сушильной камеры

T 80 = T 80 Контроль времени открытия входных ворот сушильной камеры

Q 32.6 = A 32.6 Открытие входных ворот сушильной камеры

Сегмент 4 Закрытие входных ворот сушильной камеры

! Q 39.5

!I 23.0 F 50.0 +——+

+—] [—+—] [—+-!S !

! ! !

!I 21.7 I 22.1 ! ! Q 32.6 T 81 Q 39.5

+—] [—+—] [—+-!R Q!-+—]/[—+—]/[—+———+———+—( )-!

! ! +——+

!I 0.5 I 3.5 !

+—] [—+—] [—+

I 23.0 = E 23.0 Закрытие входных ворот сушильной камеры

F 50.0 = M 50.0 Условие автоматической работы ворот сушильной камеры

Q 39.5 = A 39.5 Закрытие входных ворот сушильной камеры

I 21.7 = E 21.7 Правая входная створка сушильной камеры закрыта

I 22.1 = E 22.1 Левая входная створка сушильной камеры закрыта

I 0.5 = E 0.5 Пуск общего автоматического цикла

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

Q 32.6 = A 32.6 Открытие входных ворот сушильной камеры

T 81 = T 81 Контроль времени закрытия входных ворот сушильной камеры

Сегмент 5 Запрет открытия останова в сушильной камере

! F 50.2

!I 23.3 I 23.1 +——+

+—]/[—+—] [—+———+———+-!S !

! ! !

!I 23.4 I 22.3 I 22.5 ! ! F 50.2

+—] [—+—] [—+—] [—+———+-!R Q!-+———+———+—( )-!

! ! +——+

!I 0.5 I 3.5 !

+—] [—+—] [—+———+———+

I 23.3 = E 23.3 Датчик останова в сушильной камере

F 50.2 = M 50.2 Запрет открытия останова

I 23.4 = E 23.4 Датчик на выходе из сушильной камеры

I 22.3 = E 22.3 Правая выходная створка сушильной камеры закрыта

I 22.5 = E 22.5 Левая выходная створка сушильной камеры закрыта

I 23.1 = E 23.1 Датчик присутствия перед выходными воротами

I 0.5 = E 0.5 Пуск общего автоматического цикла

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

Сегмент 6 Открытие выходных ворот сушильной камеры

!

!F 50.2 F 50.0 I 22.4 Q 39.7 T 82 Q 33.0

+—] [—+—] [—+—]/[—+—]/[—+—]/[—+———+———+—( )-!

! ! !

! !I 22.6 !

! +—]/[—+

F 50.2 = M 50.2 Память выхода подвески из сушильной камеры

F 50.0 = M 50.0 Условие автоматической работы ворот сушильной камеры

I 22.4 = E 22.4 Правая выходная створка сушильной камеры открыта

I 22.6 = E 22.6 Левая выходная створка сушильной камеры открыта

Q 39.7 = A 39.7 Закрыты выходные ворота сушильной камеры

T 82 = T 82 Контроль времени открытия выходных ворот сушильной камеры

Q 33.0 = A 33.0 Открытие выходных ворот сушильной камеры

Сегмент 7 Закрытие выходных ворот сушильной камеры

! Q 39.7

!I 23.4 F 50.0 +——+

+—] [—+—] [—+-!S !

! ! !

!I 22.3 I 22.5 ! ! Q 33.0 T 83 Q 39.7

+—] [—+—] [—+-!R Q!-+—]/[—+—]/[—+———+———+—( )-!

! ! +——+

!I 0.5 I 3.5 !

+—] [—+—] [—+

I 23.4 = E 23.4 Закрытие выходных ворот сушильной камеры

F 50.0 = M 50.0 Условие автоматической работы ворот сушильной камеры

Q 39.7 = A 39.7 Закрыты выходные ворота сушильной камеры

I 22.3 = E 22.3 Правая выходная створка сушильной камеры закрыта

I 22.5 = E 22.5 Левая выходная створка сушильной камеры закрыта

I 0.5 = E 0.5 Пуск общего автоматического цикла

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

Q 33.0 = A 33.0 Открыты выходные ворота сушильной камеры

T 83 = T 83 Контроль времени закрытия выходных ворот сушильной камеры

Сегмент 8 Контроль времени открытия входных ворот сушильной камеры

! T 80

!Q 32.6 +——+

+—] [—+———+-!T!-!0!

! KT 005.2 —!TV BI!-

! ! DE!-

! ! !

!I 22.0 I 22.2 ! !

+—] [—+—] [—+-!R Q!-

+——+

Q 32.6 = A 32.6 Открытие входных ворот сушильной камеры

T 80 = T 80 Контроль времени открытия входных ворот сушильной камеры

I 22.0 = E 22.0 Правая входная створка сушильной камеры открыта

I 22.2 = E 22.2 Левая входная створка сушильной камеры открыта

Сегмент 9 Контроль времени закрытия входных ворот сушильной камеры

! T 81

!Q 39.5 +——+

+—] [—+———+-!T!-!0!

! KT 005.2 —!TV BI!-

! ! DE!-

! ! !

!I 21.7 I 22.1 ! !

+—] [—+—] [—+-!R Q!-

+——+

Q 39.5 = A 39.5 Закрытие входных ворот сушильной камеры

T 81 = T 81 Контроль времени закрытия входных ворот сушильной камеры

I 21.7 = E 21.7 Правая входная створка сушильной камеры закрыта

I 22.1 = E 22.1 Левая входная створка сушильной камеры закрыта

Сегмент 10 Контроль времени открытия выходных ворот сушильной камеры

! T 82

!Q 33.0 +——+

+—] [—+———+-!T!-!0!

! KT 005.2 —!TV BI!-

! ! DE!-

! ! !

!I 22.4 I 22.6 ! !

+—] [—+—] [—+-!R Q!-

! +——+

Q 33.0 = A 33.0 Открытие выходных ворот сушильной камеры

T 82 = T 82 Контроль времени открытия выходных ворот сушильной камеры

I 22.4 = E 22.4 Правая выходная створка сушильной камеры открыта

I 22.6 = E 22.6 Левая выходная створка сушильной камеры открыта

Сегмент 11 Контроль времени закрытия выходных ворот сушильной камеры

! T 83

!Q 39.7 +——+

+—] [—+———+-!T!-!0!

! KT 005.2 —!TV BI!-

! ! DE!-

! ! !

!I 22.3 I 22.5 ! !

+—] [—+—] [—+-!R Q!-

! +——+

Q 39.7 = A 39.7 Закрытие выходных ворот сушильной камеры

T 83 = T 83 Контроль времени закрытия выходных ворот сушильной камеры

I 22.3 = E 22.3 Правая выходная створка сушильной камеры закрыта

I 22.5 = E 22.5 Левая входная створка сушильной камеры закрыта

Сегмент 12 Авария входных ворот сушильной камеры

!

!T 80 F 25.0 Q 27.1

+—] [—+—] [—+———+———+———+———+———+—( )-!

! !

!T 81 !

+—] [—+

! !

!I 3.5 !

+—] [—+

T 80 = T 80 Контроль времени открытия вх. ворот сушильной камеры

T 81 = T 81 Контроль времени закрытия вх. ворот сушильной камеры

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

F 25.0 = M 25.0 Мерцающий маркер

Q 27.1 = A 27.1 Авария вх. ворот

Сегмент 13 Авария выходных ворот сушильной камеры

!

!T 82 F 25.0 Q 30.7

+—] [—+—] [—+———+———+———+———+———+—( )-!

! !

!T 83 !

+—] [—+

! !

!I 3.5 !

+—] [—+

T 82 = T 82 Контроль времени открытия вых. ворот сушильной камеры

T 83 = T 83 Контроль времени закрытия вых. ворот сушильной камеры

I 3.5 = E 3.5 Кнопка проверки ламп индикации

F 25.0 = M 25.0 Мерцающий маркер

Q 30.7 = A 30.7 Авария вых. ворот

Сегмент 14 Управление блокировкой Е

! Q 36.3

!F 127.0 +——+

+—] [—+———+-!S !

! ! ! !

!F 1.1 F 26.2 ! ! !

+—] [—+—] [—+ ! !

! ! ! !

!I 1.7 F 13.3 ! ! !

+—] [—+—] [—+ ! !

! ! !

!F 127.1 ! !

+—] [—+———+-!R Q!-

! ! +——+

!F 1.1 F 26.2 !

+—] [—+—]/[—+

! !

!I 1.7 F 13.3 !

+—] [—+—]/[—+

F 127.0 = M 127.0 Открытие блокировки «E»

F 1.1 = M 1.1 Ручной режим управления

F 26.2 = M 26.2 Открытие блокировки «Е» в ручном режиме

I 1.7 = E 1.7 Селектор «BAYPAS»

F 13.3 = M 13.3 Останов приводов от ворот сушильной камеры

Q 36.3 = A 36.3 Управление блокировкой «Е»

F 127.1 = M 127.1 Закрытие блокировки «Е»

Сегмент 15 Открытие блокировки в сушильной камере

! Q 39.3

!F 50.2 I 22.4 I 22.6 +——+

+—] [—+—] [—+—] [—+-!S !

! ! !

!I 23.2 ! ! Q 39.3

+—] [—+———+———+-!R Q!-+———+———+———+—( )-!

! +——+

F 50.2 = M 50.2 Память выхода подвески из сушильной камеры

I 22.4 = E 22.4 Правая выходная створка сушильной камеры открыта

I 22.6 = E 22.6 Левая выходная створка сушильной камеры открыта

Q 39.3 = A 39.3 Открытие блокировки в сушильной камере

I 23.2 = E 23.2 Закрытие блокировки в сушильной камере

Приложение 3

Описание работы программы управления воротами сушильной камеры

Сегмент 1 Открытие блокировки «Е»

ЕСЛИ установлен флаг памяти пуска общего автоматического цикла (F11.5 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика блокировка «Е» занята (I15.4 сигнал 1)

И установлен флаг памяти отправки в печь (F50.0 сигнал 0)

ТОГДА устанавливается флаг открытие блокировки «Е» (F127.0 сигнал 1)

Сегмент 2 Память отправки подвески в сушильную камеру

ЕСЛИ сработал датчик присутствия перед сушильной камерой (I15.4 сигнал 1)

И-НЕ закрыт останов (I14.0 сигнал 0)

ТОГДА взводится триггер (S/R) (F50.1 S=1)

И установлен флаг памяти отправки подвески в сушильную камеру (F 50.1 сигнал 1)

ЕСЛИ сработал датчик на входе в сушильную камеру (I23.0 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, закрыта правая створка ворот (I21.7 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, закрыта левая створка ворот (I22.1 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

И нажата кнопка пуска общего автоматического цикла (I0.5 сигнал 1)

ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (F50.1 R=1)

И сбрасывается флаг памяти отправки подвески в сушильную камеру (F 50.1 сигнал 0)

Сегмент 3 Открытие входных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ установлен флаг памяти отправки в сушильную камеру (F 50.1 сигнал 1)

ИЛИ есть сигнал включения таймера контроль времени закрытия вх. ворот (Т81 сигнал 1)

И установлен флаг условия автоматической работы вх. ворот (F 50.0 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика правая створка вх. ворот открыта (I22.0 сигнал 1)

ИЛИ есть сигнал с датчика левая створка вх. ворот открыта (I22.2 сигнал 1)

И формируется сигнал с контроллера закрытия вх. ворот (Q39.5 сигнал 1)

ИЛИ есть сигнал включения таймера контроль времени закрытия вх. ворот (Т81 сигнал 1)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени открытия вх. ворот (Т80 сигнал 0)

ТОГДА формируется сигнал на контроллер открытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 1)

Сегмент 4 Закрытие входных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, закрытие вх. ворот (I23.0 сигнал 1)

И установлен флаг условия автоматической работы ворот (F 50.0 сигнал 1)

ТОГДА взводится триггер (S/R) (Q39.5 S=1)

И имеется сигнал с контроллера открытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 0)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени закрытия вх. ворот (Т81 сигнал 0)

ТОГДА формируется сигнал на контроллер закрытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 1)

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вх. ворот закрыта (I21.7 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вх. ворот закрыта (I21.7 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка пуска общего автоматического цикла (I0.5 сигнал 1)

И нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (Q39.5 R=1)

И имеется сигнал с контроллера открытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 0)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени закрытия вх. ворот (Т81 сигнал 0)

ТОГДА сбросится сигнал на контроллер закрытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 0)

Сегмент 5 Запрет открытия останова в сушильной камере

ЕСЛИ есть сигнал с датчика останова внутри сушильной камеры (I23.3 сигнал 0)

И сработал датчик присутствия перед вых. воротами сушильной камеры (I23.1 сигнал1)

ТОГДА взводится триггер (S/R) (F50.2 S=1)

И включается запрет открытия останова (F50.2 сигнал 1)

ЕСЛИ сработал датчик на выходе из сушильной камеры (I23.4 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вых. ворот закрыта (I22.3 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, правая створка вых. ворот закрыта (I22.5 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка пуска общего автоматического цикла (I0.5 сигнал 1)

И нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (F50.2 R=1)

И выключается запрет открытия останова (F50.2 сигнал 1)

Сегмент 6 Открытие выходных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ установлен флаг памяти выхода подвески из сушильной камеры (F 50.2 сигнал 1)

И установлен флаг условия автоматической работы вх. ворот (F 50.0 сигнал 1)

ИЛИ есть сигнал с датчика, левая створка вых. ворот открыта (I22.4 сигнал 0)

ИЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вых. ворот открыта (I22.6 сигнал 0)

И имеется сигнал с контроллера закрытия вых. ворот (Q39.7 сигнал 0)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени открытия вых. ворот (Т82 сигнал 0)

ТОГДА устанавливается сигнал на контроллер открытия вых. ворот (Q33.0 сигнал 1)

Сегмент 7 Закрытие выходных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, закрытие вых. ворот (I23.4 сигнал 1)

И установлен флаг условия автоматической работы ворот (F 50.0 сигнал 1)

ТОГДА взводится триггер (S/R) (Q39.7 S=1)

И имеется сигнал с контроллера открытия вых. ворот (Q33.0 сигнал 0)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени закрытия вых. ворот (Т83 сигнал 0)

ТОГДА устанавливается сигнал на контроллер закрытия вых. ворот (Q39.7 сигнал 1)

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вых. ворот закрыта (I22.3 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вых. ворот закрыта (I22.5 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка пуска общего автоматического цикла (I0.5 сигнал 1)

И нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (Q39.7 R=1)

И имеется сигнал с контроллера открытия вых. ворот (Q33.0 сигнал 0)

И есть сигнал включения таймера — контроль времени закрытия вых. ворот (Т83 сигнал 0)

ТОГДА сбросится сигнал на контроллер закрытия вых. ворот (Q39.7 сигнал 0)

Сегмент 8 Контроль времени открытия входных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ имеется сигнал с контроллера открытия вх. ворот (Q32.6 сигнал 1)

ТОГДА включить таймер (SS) (T80: T!-S!)

И через время t = 5сек. (КТ005.2) установится контроль времени открытия вх. ворот

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вх. ворот открыта (I22.0 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вх. ворот открыта (I22.5 сигнал 1)

ТОГДА сбросить таймер (SS) (T80: T!-S!)

И сбросится контроль времени открытия вх. ворот

Сегмент 9 Контроль времени закрытия входных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ имеется сигнал с контроллера закрытия вх. ворот (Q39.5 сигнал 1)

ТОГДА включить таймер (SS) (T81: T!-S!)

И через время t = 5сек. (КТ005.2) установится контроль времени закрытия вх. ворот

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вх. ворот закрыта (I21.7 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вх. ворот закрыта (I22.1 сигнал 1)

ТОГДА сбросить таймер (SS) (T81: T!-S!)

И сбросится контроль времени закрытия вх. ворот

Сегмент 10 Контроль времени открытия выходных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ имеется сигнал с контроллера открытия вых. ворот (Q33.0 сигнал 1)

ТОГДА включить таймер (SS) (T82: T!-S!)

И через время t = 5сек. (КТ005.2) установится контроль времени открытия вых. ворот

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вых. ворот открыта (I22.4 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вых. ворот открыта (I22.6 сигнал 1)

ТОГДА сбросить таймер (SS) (T82: T!-S!)

И сбросится контроль времени открытия вых. ворот

Сегмент 11 Контроль времени закрытия выходных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ имеется сигнал с контроллера закрытия вых. ворот (Q39.7 сигнал 1)

ТОГДА включить таймер (SS) (T83: T!-S!)

И через время t = 5сек. (КТ005.2) установится контроль времени закрытия вых. ворот

ЕСЛИ есть сигнал с датчика, правая створка вых. ворот закрыта (I22.3 сигнал 1)

И есть сигнал с датчика, левая створка вых. ворот закрыта (I22.5 сигнал 1)

ТОГДА сбросить таймер (SS) (T83: T!-S!)

И сбросится контроль времени закрытия вых. ворот

Сегмент 12 Авария входных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ установлен таймер контроля времени открытия вх. ворот сушильной камеры (Т80 сигнал 1)

ИЛИ установлен таймер контроля времени закрытия вх. ворот сушильной камеры (Т81 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

И установлен мерцающий маркер (F25.0 сигнал 1)

ТОГДА подается сигнал на контроллер аварии вх. ворот (Q27.1 сигнал 1)

Сегмент 13 Авария выходных ворот сушильной камеры

ЕСЛИ установлен таймер контроля времени открытия вых. ворот сушильной камеры (Т82 сигнал 1)

ИЛИ установлен таймер контроля времени закрытия вых. ворот сушильной камеры (Т83 сигнал 1)

ИЛИ нажата кнопка проверки ламп индикации (I3.5 сигнал 1)

И установлен мерцающий маркер (F25.0 сигнал 1)

ТОГДА подается сигнал на контроллер аварии вых. ворот (Q30.7 сигнал 1)

Сегмент 14 Управление блокировкой «Е»

В сегменте для данной системы используется только флаг F127.0, другие условия сегмента не используются. А флаг F127.0 напрямую управляет блокировкой «Е».

Сегмент 15 Открытие блокировки в сушильной камере

ЕСЛИ установлен флаг памяти выхода подвески из сушильной камеры (F50.2 сигнал 1)

И правая выходная створка сушильной камеры открыта (I22.4 сигнал 1)

И левая выходная створка сушильной камеры открыта (I22.6 сигнал 1)

ТОГДА взводится триггер (S/R) (Q39.3 S=1)

И устанавливается сигнал на контроллер открытие блокировки в сушильной камере (Q39.3 сигнал 1)

ЕСЛИ есть сигнал закрытия блокировки в сушильной камере (I23.2 сигнал 1)

ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (Q39.3 R=1)

И сбрасывается сигнал на контроллер открытие блокировки в сушильной камере (Q39.3 сигнал 0)

 

РЕЧЬ

В ходе дипломного проекта мною была спроектирована система управления дверями сушильной камеры.

При выполнении анализа производственной деятельности участка, была выявлена проблема, связанная с технологией сушки деталей после катафорезного грунтования. Проблема заключалась в том, что при использовании имеющейся на участке сушильной камеры расходовалось большое количество природного газа.

Это связано с конструктивными решениями, примененными в сушильной камере. Применение таких решений не позволяет сократить расходование природного газа.

Проанализировав причины возникновения описанной выше ситуации, было принято решение о необходимости улучшить конструкцию сушильной с целью обеспечения меньшего потребления газа и добиться стабильности работы системы управления дверями сушильной камеры в целом.

Перед вами представлена структурная схема разработанной системы управления дверями сушильной камеры.

В качестве контроллера применяется промышленный логический контроллер Simatik S5-115U, производства фирмы «Siemens», который представляет собой малогабаритный программируемый контроллер. Это решение позволяет увеличить гибкость работы системы управления, т.е. обеспечить простую и быструю переналадку станка для резки трубок различных размеров.

Частотный преобразователь (инвертор) Varispeed F7 специально разработан для применения в приводах вентиляторов и насосов, а также в приводах конвейеров и металлообрабатывающих станков, осуществляет защиту и управление двигателем. С его применением стало возможным изменять скорость подачи трубки, например, замедление скорости при приближении к заданному размеру или при использовании наладочного режима.

В качестве устройства, вырабатывающего сигнал пропорционально перемещению трубки, был применен фотоимпульсный датчик типа ВЕ178А5-1000, который закреплен в приспособлении, находящемся на выходе механизма подачи трубки. Указанный датчик выдает 1000 импульсов за один оборот вала. Это решение позволяет осуществлять контроль над длиной отмеряемой заготовки с высокой точностью и стабильностью.

В качестве счетного устройства, принимающего решение о достижении нужного размера, используется многофункциональный электронный счетчик типа «СИ-8», производства фирмы «Овен». Его использование обеспечивает возможность простой и быстрой переналадки станка силами оператора для установки нужного размера отрезаемой трубки.

Схема электрическая принципиальная выполнена на 4х листах. На первом листе показана силовая часть системы управления, а именно пускатели, автоматы защиты, тепловые реле, двигатели подачи трубки, подачи кулачкового вала и вращения фрезы, а также фотоимпульсный датчик, контролирующий движение трубки и индуктивный датчик положения кулачкового вала. Также показана лапа остановки/аварии станка.

На втором листе изображены счетчик СИ8, контроллер ZEN с модулем расширения и блоком питания, а также реле, посредством которых передаются команды от контроллера к исполнительным устройствам. Диоды VD1-VD9 блокируют ЭДС самоиндукции, возникающие при включении реле.

Схема подключения привода двигателя подачи трубки находится на листе 3 электрической схемы. Сигналы управления с контроллера поступают на входы привода. Сам же привод, исходя из поведения двигателя и в соответствии с параметрами, установленными при настройке, управляет двигателем подачи трубки, а в случае появления аварийной ситуации производит аварийную остановку двигателя и формирует сигнал на контроллер об аварии.

(В данном случае входы и выходы привода настроены следующим образом:

• вход S1 используется для сигнала разрешения на действие;

• вход S5 используется для сигнала на включение высокой скорости подачи трубки;

• вход S7 используется для сигнала на включение низкой скорости подачи трубки;

• выход МА используется для сигнализации ошибки привода;

• выход М3 используется для сигнала остановки двигателя;

• выход М5 используется для сигнализации превышения момента двигателя.)

Для обеспечения безопасной работы привода при интенсивном торможении двигателя используется тормозной резистор сопротивлением 400 Ом и мощностью 150 Вт, который забирает излишки энергии, выделяемой приводом при торможении.

Так как целью разработки системы управления является точная резка трубки заданного размера, то наилучшим вариантом работы механизма подачи будет двухскоростной режим, т.е.

В начале, большую часть необходимого размера трубки, подача происходит на высокой скорости, а при подходе к заданному значению, снижается до низкой, что обеспечивает более быстрый останов двигателя, чем при подаче с одной скоростью.

Для использования двухскоростного режима понадобятся два сигнала: первый – о достижении места переключения на медленную скорость, а второй – о достижении необходимого размера. Счетчик СИ-8 может выдать сигнал о достижении только одного размера, в нем запрограммированного. Поэтому было принято решение, использовать сигнал с СИ-8 для перехода на медленную скорость, а дальнейший счет и сигнал о достижении необходимого размера производить модулем ZEN.

Однако характеристики входов модуля ZEN (300 Гц) не позволяют напрямую обрабатывать сигнал с датчика U1 (Лист1 схемы Э3), который выдает 1000 импульсов за один оборот своего вала (600 Гц), напряжением 5 В. Для устранения этой проблемы используется делитель импульсов, поступаемых с датчика U1, выполненный на основе счетчика DD2. Выбор коэффициента деления (2, 4, 8) определяется положением перемычек S1 и S2. (Для приведения счетчика в нулевое состояние реализована цепочка начального запуска (R5, C5), которая подключена к входу параллельной записи счетчика).

Для предотвращения счета обратных импульсов (возникающих при вибрации станка), в схеме использован синхронный D-триггер (DD1) (R2-подтяжка к уровню 1).

Сигнал с выхода счетчика поступает на транзистор VT2 (который работает в ключевом режиме). Этот транзистор, совместно с оптроном U2, формирует импульсы с меньшей частотой и большей амплитудой (24В), которые необходимы для восприятия сигнала модулем ZEN.

Транзистор VT1 обеспечивает согласование уровня сигнала с счетчиком СИ-8. (Когда на базу транзистора приходит единица, транзистор открывается, и вход СИ-8 садится на 0 — это эквивалентно тому, что счетчик сосчитал один импульс).

Для питания схемы формирования импульсов счета и датчика ВЕ-178А5 используем стабилизатор напряжения на основе типовой схемы включения микросхемы КР142ЕН5А. Конденсаторы С1, С3 – сглаживающие; С2, С4 – помехоподавляющие.

Описание алгоритма работы программы

При включении СУ в программе включается задержка исполнения в 5 секунд. Это сделано для того, чтобы дать возможность приводу провести проверку своего состояния. По истечении 5 секунд на привод подается сигнал разрешения работы. Затем программа проверяет состояние тепловых реле и привода. Если какой-нибудь сигнал аварии присутствует, то он устанавливает триггер аварии в состояние «SET» (Включено). Одновременно с этим начинает мигать лампочка, сигнализируя об аварии. Кнопка «Стоп» сбрасывает триггер аварии, если причина аварии устранена.

Перед включением любого из трех двигателей производится проверка условия разрешения на включение, которое включает в себя проверку состояния триггера аварий, положение кнопки «Стоп» и счетчика деталей. Если разрешение получено, далее производится выбор из трех режимов работы:

• Автомат;

• Один цикл;

• Наладка.

Режим работы «Автомат»

Для выбора этого режима необходимо, чтобы переключатель SA1 находился в положении «Автомат», а переключатель SА2 находился в положении «Цикл». При нажатии кнопки «Пуск» проверяется промежуточное условие на включение подачи трубки на высокой скорости, которое состоит в следующем:

• кулачковый вал не должен быть включен;

• фреза вращается;

• СИ8 не выдал сигнал о переходе на медленную скорость.

После этого выдается сигнал на включение приводом высокой скорости подачи.

Как только счетчик СИ8 выдает сигнал о переходе на низкую скорость, высокая скорость подачи отключается и включается низкая скорость подачи трубки. Одновременно с этим начинается отсчет импульсов счетчиком модуля ZEN.

При формировании сигнала ZEN о том, что необходимый размер достигнут, двигатель подачи трубки останавливается, о чем на контроллер поступает сигнал с привода – «Скорость =0». По этим сигналам происходит следующее:

• сбрасываются счетчик ZEN и СИ8;

• проверяется разрешение на работу кулачкового вала;

При наличии разрешения на работу кулачкового вала начинается отрез трубки. Как только датчик кулачкового вала информирует о том, что головка вала вернулась в исходное положение, добавляется значение счетчика деталей, и разрешение на работу этого вала снимается через 0,5 секунды, тем самым, давая возможность уйти головке кулачкового вала из зоны действия датчика. После чего цикл повторяется снова до тех пор, пока счетчик деталей не достигнет установленного значения.

При остановке станка, при условии отсутствия сигнала аварии, включается лампочка HL1, сигнализируя оператору об окончании работы.

Режим работы «Один цикл» отличается от режима «Автомат» только тем, что дальнейшая работа станка прекращается до следующего нажатия кнопки «Пуск».

Режим работы «Наладка»

В этом режиме подача трубки и включение кулачкового вала выполняются до тех пор, пока удерживается соответствующая кнопка пульта управления. Вращение фрезы запускается по однократному нажатию соответствующей кнопки; остановка вращения происходит при нажатии кнопки «Стоп».