Реферат
У даній дипломній роботі розроблено систему автоматизованого управління транспортної системи установки гамма - активаційного аналізу на базі установки «АУРА».
У ході передпроектного аналізу проведено знайомство з особливостями технологічного процесу та існуючої системи управління, сформульовані вимоги до нової системи управління.
У роботі розроблено структурні схеми системи в цілому та її окремих складових.
Розроблено принципові схеми складових частин і схема з'єднання всієї системи.
Крім того, розглянуто питання економічного обгрунтування створення АСУ ТП, екології та ергономічного проектування.
Зміст
Введення
1. Передпроектний аналіз
1.1 Опис технологічного процесу гамма - активаційного аналізу
1.2 Аналіз існуючої системи управління
1.3 Вимоги до проектованої системи
2. Розробка структурної схеми системи в цілому
3. Розробка структурних схем блоків, що входять в СУ
3.1 Вибір елементів бази
4. Розробка схеми з'єднань системи в цілому
5. Конструктивне виконання
6. Ергономічне проектування
6.1 Безпека проекту
6.2 Ергономічні вимоги
6.3 Екологічна безпека
7. Економічне обгрунтування
7.1 Постановка проблеми
7.2 Планування робіт
7.3 розрахунок кошторису витрат на проектування
7.4 Витрати на оплату праці співробітників
7.4.1 Витрати на соціальний податок
7.5 Розрахунок витрат на матеріали
7.6 Розрахунок витрат на обладнання
7.7 Розрахунок на інші прямі витрати
7.8 Розрахунок накладних витрат
7.9 Розрахунок одноразових витрат на створення АСУ ТП
7.10 Рівень науково-технічного ефекту
8. Оцінювання і вираження невизначеності
8.1 Процедура оцінювання та вираження невизначеності
Висновок
Список літератури
Введення
Автоматизація управління технологічним процесом у наш час набула широкого розвитку. На сьогоднішній день АСУ ТП не можна назвати новинкою. Проте є вагомі причини для залучення уваги до АСУ ТП. До них відносяться, в першу чергу, великі можливості АСУ ТП, їх гнучкість при створенні різного виду СУ.
Розвиток теорії управління і успішне створення технологічних засобів збору, передачі, обробки та зберігання інформації, засобів автоматичного керування забезпечили можливість успішного створення АСУ ТП.
Завдяки цьому сучасні АСУ ТП здатні виконувати велику кількість функцій: перетворення вхідних даних та їх фіксація, вимір і розрахунок, контроль технологічного стану обладнання, захист від аварій та ін
Однак на сьогоднішній день деякі ТП автоматизовані з використанням апаратури і методів вчорашнього дня. У зв'язку з цим, виникає питання переведення систем управління на новий технічний рівень.
У роботі проектується АСУ ТП гамма-активаційного аналізу, апаратура управління яким морально і фізично застаріла.
У роботі пропонується кілька нових технічних рішень, раніше не використовуються в вишеобозначенние ТП.
1. Передпроектний аналіз
1.1 Опис технологічного процесу гамма - активаційного аналізу
Технологічний процес гамма-активаційного аналізу, здійснюється на установці АУРА, служить для визначення масової частки видобутих корисних копалин у руді. У даному випадку це вміст золота (Аu).
Процес є експресним і складається з кількох етапів, частина з яких є підготовкою до аналізу. Сам же аналіз автоматизований і відбувається в наступній послідовності:
1. Витяг кювети з аналізованих матеріалом з касети розвантаження.
2.Взвешіваніе кювети і передача даних про вагу в ЕОМ.
3.Облученіе матеріалу на позиції «опромінення» гамма-квантами.
4.Ізмереніе кількості вторинних гамма-квантів, що випромінюються вже аналізованих матеріалом, обробка сигналу в АЦП і передача даних в ЕОМ.
5.Загрузка кювети з аналізованих матеріалом в касету завантаження.
Всі вищевказані етапи відбуваються у трьох приміщеннях, розташованих у просторі вертикально один над одним, так що рух кювети від етапу до етапу відбувається під дією сили тяжіння.
У першому, самому верхньому, приміщенні знаходяться позиції «Розвантаження» і «Зважування».
У другому, середньому, приміщенні - позиція «Опромінення».
У третьому, нижньому, - позиція «вимір» та «Завантаження».
Кювету має форму диска діаметром 150 мм і товщину 50 мм, виконана з поліетилену і складається з двох половин. Корисний внутрішній обсяг кювети приблизно 240 см 3, що дозволяє завантажити в неї близько п'ятисот грамів матеріалу.
Касети розвантаження і завантаження мають схожу конструкцію і являють собою барабан, що обертається навколо вертикальної осі, яка містить тридцять вертикальних каналів, кожен з яких дозволяє вмістити по шість кювет.
На позиції «Опромінення» забезпечується обертання кювети щодо своєї осі для більш рівномірного і повного опромінення її вмісту.
Вимірювання кількості вторинних гамма-квантів відбувається двома датчиками, що включають в себе сцінцілляціонний монокрістал NaI, активоване талієм і фотоелектронний помножувач з коефіцієнтом посилення близько мільйона, сигнал на виході якого має вигляд імпульсу струму. Кількість імпульсів певної амплітуди тим більше, чим більше вміст золота в пробі.
Підрахунок кількості імпульсів з паралельною фільтрацією від сигналів заважають елементів відбувається за особливим алгоритмом, що дозволяє визначати вміст з похибкою близько 5%, що є відмінним результатом для експресного аналізу в умовах промислового видобутку.
Деякі характеристики установок:
Енергія електронів, що потрапляють на мішень - 8 МеВ
Енергія гамма-квантів - 8 МеВ
Час опромінення - 5 с.
Час вимірювання - 15 с.
Час напіврозпаду ізотопу Au - 7.8 с.
Час проведення одного аналізу - 18 с.
Похибка вимірювання - 5 - 20%
Поріг визначення елементів - 0,5 г / т.
Продуктивність установки понад 500 тис. аналізів / рік.
1.2 Аналіз існуючої системи управління
Управління технологічним процесом гамма-активаційного аналізу здійснюється комплектом апаратури, розробленої частково в 80-х, частково у 90-х роках, що вже може говорити про фізичному і моральному старінні комплекту.
Комплект розташований в приміщенні пультової біля місця розташування оператора і містить близько п'ятнадцяти оригінальних блоків, що займають два 19-ти дюймових стандартних крейта. Комплект забезпечує управління виконавчими пристроями, контроль за станом фотодатчиків (ФД) і зв'язок з ЕОМ.
Так як Центральна лабораторія гамма-активаційного аналізу (ЦЛГАА) є унікальною і не має аналогів, то й устаткування в її складі унікально, що не дозволяє використовувати ефективно існуючі стандартні комплекти АСУ ТП.
Існуючий нині комплект був розроблений спеціально для ЦЛГАА, і при відсутності напрацювань у цій галузі результат не можна назвати відмінним. Як показала практика, деякі рішення виявилися нежиттєздатними, і їх використання позначалося на продуктивності лабораторії далеко не в кращу сторону.
Головними недоліками існуючого комплекту апаратури можна назвати:
Велика кількість силових і сигнальних кабелів;
Кожен пристрій підключено з використанням як мінімум двох рознімних з'єднань, що мають легкоокислюваних контакти;
До кожного виконавчому пристрою і датчику прокладений окремий кабель;
Довгий шлях проходження сигналу від ЕОМ до пристрою і від датчика до ЕОМ, що включає в себе кілька проміжних блоків, що позначається на надійності і перешкодозахищеності проходження сигналів;
Наявність в тракті проходження сигналу декількох блоків не дозволяє оперативно визначити несправний у разі відмови системи і замінити його;
Виконання кожним блоком декількох функцій, що також відбивається на оперативності діагностики і ремонту;
Для заміни будь-якого блоку необхідно від'єднати як мінімум чотири кабелі, що мають гвинтові фіксатори;
Використання в керуючих блоках мікросхем серії К155, що мають великий струм споживання, низький ступінь інтеграції і підвищену критичність до живлячої напруги.
Все вищезазначене змушувало оперативний та ремонтний персонали ЦЛГАА постійно вирішувати проблеми з обслуговування і ремонту установок, що сильно впливало на продуктивність лабораторії, так як простий установки, розрахованої на експлуатацію протягом усієї доби, хоча б в 1 годину недодає 190 аналізів.
Аналіз пропозицій щодо модернізації установок з боку фірм СНД і далекого зарубіжжя показав, що їхня продукція є стандартною для АСУ ТП і не враховує особливостей роботи ЦЛГАА.
Розробка ж апаратури спеціально для ЦЛГАА та впровадження її у виробництво зажадає капіталовкладень, що перевершують за вартістю всі виконавчі пристрої в кілька разів, що не є раціональним.
Все це поставило перед персоналом ЦЛГАА завдання з розробки нової системи управління та заміні нею старої системи.
1.3 Вимоги до проектованої системи
При розробці нової системи управління повинні бути враховані такі особливості:
Структурна схема повинна забезпечувати мінімальне використання силових і сигнальних кабелів;
Використання існуючих кабелів небажано із-за їх фізичного старіння, а прокладка нових скрутна унаслідок складної конфігурації і досить великої довжини кабельних каналів, розташованих здебільшого в стінах і перекриттях;
Центральний блок управління повинен розташовуватися в приміщенні пультової близько керуючої ЕОМ;
Конструкторські рішення повинні забезпечувати візуальний контроль виконання команд; можливість контролювати працездатність блоків та пристроїв за допомогою переносного пульта управління (ПУ); швидку заміну вийшли з ладу блоків для мінімального простою установки.
Система повинна забезпечувати управління всіма виконавчими пристроями і передачу даних про стан ФД в ЕОМ. Сама система знаходиться під управлінням ЕОМ, для чого необхідно розробити схему сполучення і структуру сигналів обміну даними ЕОМ - установка.
Дана структура повинна враховувати те, що хоча ймовірність перешкоди в лінії між ЕОМ і установкою мала, і її можна не враховувати, але через досить частих посадок в мережі електроживлення і збоїв у роботі ЕОМ можливі несанкціоновані спрацьовування виконавчих пристроїв, що неприпустимо.
Так як проектована система не передбачає ручного управління в процесі аналізу, то всі блокування від помилкового спрацьовування покладаються на програмне забезпечення, під управлінням якого працює установка.
Всю необхідну інформацію оператор зчитує з екрану монітора і не повинен відволікатися на інші джерела інформації. Установка вводиться в роботу змінним інженером один раз протягом здачі-приймання зміни та не повинна більше вимагати обслуговування, крім як аварійного ремонту.
Так як послідовний порт (RS-232) передбачається використовувати для зв'язку з електронними вагами, що мають висновок даних за протоколом RS-232, то і для управління установкою необхідно використовувати паралельний порт (RS-232).
Проходження кювети по позиціях необхідно контролювати за допомогою інфрачервоних (ІЧ) ФД, але так як момент їх спрацювання не можна точно прогнозувати, то сам факт спрацьовування необхідно фіксувати в осередках пам'яті до опитування з боку ЕОМ.
Перелік всіх виконавчих пристроїв по позиціях з можливими станами наведено в таблиці 1.
Таблиця 1.1 Перелік виконавчих пристроїв
2. Розробка структурної схеми системи в цілому
Поставлена задача вимагала сучасних рішень, що підштовхнуло до розробки системи, що принципово відрізняється від існуючої.
Проводячи аналіз нинішньої СУ, підсумувавши досвід експлуатації, ремонту і обслуговування, підсумувавши всі нарікання та побажання обслуговуючого персоналу, прийшли до наступних рішень:
1. Відмовитися від застосування LTP - порту, що забезпечує зв'язок ПК з блоком управління АУРА, по 17-жильний шлейфових зв'язку. Довжина шлейфу LTP - порту не може перевищувати 1,5 метра , Т.к будуть впливати перешкоди і наведення.
2. Використовувати габарити, зовнішній вигляд ручне управління, і інформаційне відображення подій у наявними блоці управління, до якого звик операторський персонал.
3. Замінивши в ньому дві радянської плати ТТЛ - логіки на одну плату мікроконтролера (см.ріс 2.1). Блок є самостійний пристрій, що включає в себе вузли зв'язку з ЕОМ, передачі команд до ІУ та отримання даних про стан ФД.
Система, яка втілила в собі всі перераховані вище рішення, буде складатися усього з чотирьох основних пристроїв:
1.ЕВМ, яка керує всією роботою системи за допомогою зв'язку через послідовний інтерфейс RS-232.
2.Блок зв'язку, обмінюватися даними з ЕОМ за допомогою 2-х лінійної шини, з перетворювачем рівнів переданих і прийнятих сигналів на базі MAX - 232.
3.Мікроконтроллера PIC 16F 873, формуючий команду управління, що приймає сигнали ФД і здійснює перетворення паралельних даних в послідовний, за допомогою модуля USART.
4.Ключевие гальванічні розв'язуємо модулі на базі транзисторів і оптотерісторов, перетворюючих рівень ТТЛ в АС - 220В.
Для зручності, силові модулі розділені на три групи: БУР, БУО, БУЗ.
Спираючись на вищесказане, можна скласти структурну схему всієї системи управління, графічно яка буде виглядати, як показано на рис. 2.1.
У даній дипломній роботі розроблено систему автоматизованого управління транспортної системи установки гамма - активаційного аналізу на базі установки «АУРА».
У ході передпроектного аналізу проведено знайомство з особливостями технологічного процесу та існуючої системи управління, сформульовані вимоги до нової системи управління.
У роботі розроблено структурні схеми системи в цілому та її окремих складових.
Розроблено принципові схеми складових частин і схема з'єднання всієї системи.
Крім того, розглянуто питання економічного обгрунтування створення АСУ ТП, екології та ергономічного проектування.
Зміст
Введення
1. Передпроектний аналіз
1.1 Опис технологічного процесу гамма - активаційного аналізу
1.2 Аналіз існуючої системи управління
1.3 Вимоги до проектованої системи
2. Розробка структурної схеми системи в цілому
3. Розробка структурних схем блоків, що входять в СУ
3.1 Вибір елементів бази
4. Розробка схеми з'єднань системи в цілому
5. Конструктивне виконання
6. Ергономічне проектування
6.1 Безпека проекту
6.2 Ергономічні вимоги
6.3 Екологічна безпека
7. Економічне обгрунтування
7.1 Постановка проблеми
7.2 Планування робіт
7.3 розрахунок кошторису витрат на проектування
7.4 Витрати на оплату праці співробітників
7.4.1 Витрати на соціальний податок
7.5 Розрахунок витрат на матеріали
7.6 Розрахунок витрат на обладнання
7.7 Розрахунок на інші прямі витрати
7.8 Розрахунок накладних витрат
7.9 Розрахунок одноразових витрат на створення АСУ ТП
7.10 Рівень науково-технічного ефекту
8. Оцінювання і вираження невизначеності
8.1 Процедура оцінювання та вираження невизначеності
Висновок
Список літератури
Введення
Автоматизація управління технологічним процесом у наш час набула широкого розвитку. На сьогоднішній день АСУ ТП не можна назвати новинкою. Проте є вагомі причини для залучення уваги до АСУ ТП. До них відносяться, в першу чергу, великі можливості АСУ ТП, їх гнучкість при створенні різного виду СУ.
Розвиток теорії управління і успішне створення технологічних засобів збору, передачі, обробки та зберігання інформації, засобів автоматичного керування забезпечили можливість успішного створення АСУ ТП.
Завдяки цьому сучасні АСУ ТП здатні виконувати велику кількість функцій: перетворення вхідних даних та їх фіксація, вимір і розрахунок, контроль технологічного стану обладнання, захист від аварій та ін
Однак на сьогоднішній день деякі ТП автоматизовані з використанням апаратури і методів вчорашнього дня. У зв'язку з цим, виникає питання переведення систем управління на новий технічний рівень.
У роботі проектується АСУ ТП гамма-активаційного аналізу, апаратура управління яким морально і фізично застаріла.
У роботі пропонується кілька нових технічних рішень, раніше не використовуються в вишеобозначенние ТП.
1. Передпроектний аналіз
1.1 Опис технологічного процесу гамма - активаційного аналізу
Технологічний процес гамма-активаційного аналізу, здійснюється на установці АУРА, служить для визначення масової частки видобутих корисних копалин у руді. У даному випадку це вміст золота (Аu).
Процес є експресним і складається з кількох етапів, частина з яких є підготовкою до аналізу. Сам же аналіз автоматизований і відбувається в наступній послідовності:
1. Витяг кювети з аналізованих матеріалом з касети розвантаження.
2.Взвешіваніе кювети і передача даних про вагу в ЕОМ.
3.Облученіе матеріалу на позиції «опромінення» гамма-квантами.
4.Ізмереніе кількості вторинних гамма-квантів, що випромінюються вже аналізованих матеріалом, обробка сигналу в АЦП і передача даних в ЕОМ.
5.Загрузка кювети з аналізованих матеріалом в касету завантаження.
Всі вищевказані етапи відбуваються у трьох приміщеннях, розташованих у просторі вертикально один над одним, так що рух кювети від етапу до етапу відбувається під дією сили тяжіння.
У першому, самому верхньому, приміщенні знаходяться позиції «Розвантаження» і «Зважування».
У другому, середньому, приміщенні - позиція «Опромінення».
У третьому, нижньому, - позиція «вимір» та «Завантаження».
Кювету має форму диска діаметром
Касети розвантаження і завантаження мають схожу конструкцію і являють собою барабан, що обертається навколо вертикальної осі, яка містить тридцять вертикальних каналів, кожен з яких дозволяє вмістити по шість кювет.
На позиції «Опромінення» забезпечується обертання кювети щодо своєї осі для більш рівномірного і повного опромінення її вмісту.
Вимірювання кількості вторинних гамма-квантів відбувається двома датчиками, що включають в себе сцінцілляціонний монокрістал NaI, активоване талієм і фотоелектронний помножувач з коефіцієнтом посилення близько мільйона, сигнал на виході якого має вигляд імпульсу струму. Кількість імпульсів певної амплітуди тим більше, чим більше вміст золота в пробі.
Підрахунок кількості імпульсів з паралельною фільтрацією від сигналів заважають елементів відбувається за особливим алгоритмом, що дозволяє визначати вміст з похибкою близько 5%, що є відмінним результатом для експресного аналізу в умовах промислового видобутку.
Деякі характеристики установок:
Енергія електронів, що потрапляють на мішень - 8 МеВ
Енергія гамма-квантів - 8 МеВ
Час опромінення - 5 с.
Час вимірювання - 15 с.
Час напіврозпаду ізотопу Au - 7.8 с.
Час проведення одного аналізу - 18 с.
Похибка вимірювання - 5 - 20%
Поріг визначення елементів - 0,5 г / т.
Продуктивність установки понад 500 тис. аналізів / рік.
1.2 Аналіз існуючої системи управління
Управління технологічним процесом гамма-активаційного аналізу здійснюється комплектом апаратури, розробленої частково в 80-х, частково у 90-х роках, що вже може говорити про фізичному і моральному старінні комплекту.
Комплект розташований в приміщенні пультової біля місця розташування оператора і містить близько п'ятнадцяти оригінальних блоків, що займають два 19-ти дюймових стандартних крейта. Комплект забезпечує управління виконавчими пристроями, контроль за станом фотодатчиків (ФД) і зв'язок з ЕОМ.
Так як Центральна лабораторія гамма-активаційного аналізу (ЦЛГАА) є унікальною і не має аналогів, то й устаткування в її складі унікально, що не дозволяє використовувати ефективно існуючі стандартні комплекти АСУ ТП.
Існуючий нині комплект був розроблений спеціально для ЦЛГАА, і при відсутності напрацювань у цій галузі результат не можна назвати відмінним. Як показала практика, деякі рішення виявилися нежиттєздатними, і їх використання позначалося на продуктивності лабораторії далеко не в кращу сторону.
Головними недоліками існуючого комплекту апаратури можна назвати:
Велика кількість силових і сигнальних кабелів;
Кожен пристрій підключено з використанням як мінімум двох рознімних з'єднань, що мають легкоокислюваних контакти;
До кожного виконавчому пристрою і датчику прокладений окремий кабель;
Довгий шлях проходження сигналу від ЕОМ до пристрою і від датчика до ЕОМ, що включає в себе кілька проміжних блоків, що позначається на надійності і перешкодозахищеності проходження сигналів;
Наявність в тракті проходження сигналу декількох блоків не дозволяє оперативно визначити несправний у разі відмови системи і замінити його;
Виконання кожним блоком декількох функцій, що також відбивається на оперативності діагностики і ремонту;
Для заміни будь-якого блоку необхідно від'єднати як мінімум чотири кабелі, що мають гвинтові фіксатори;
Використання в керуючих блоках мікросхем серії К155, що мають великий струм споживання, низький ступінь інтеграції і підвищену критичність до живлячої напруги.
Все вищезазначене змушувало оперативний та ремонтний персонали ЦЛГАА постійно вирішувати проблеми з обслуговування і ремонту установок, що сильно впливало на продуктивність лабораторії, так як простий установки, розрахованої на експлуатацію протягом усієї доби, хоча б в 1 годину недодає 190 аналізів.
Аналіз пропозицій щодо модернізації установок з боку фірм СНД і далекого зарубіжжя показав, що їхня продукція є стандартною для АСУ ТП і не враховує особливостей роботи ЦЛГАА.
Розробка ж апаратури спеціально для ЦЛГАА та впровадження її у виробництво зажадає капіталовкладень, що перевершують за вартістю всі виконавчі пристрої в кілька разів, що не є раціональним.
Все це поставило перед персоналом ЦЛГАА завдання з розробки нової системи управління та заміні нею старої системи.
1.3 Вимоги до проектованої системи
При розробці нової системи управління повинні бути враховані такі особливості:
Структурна схема повинна забезпечувати мінімальне використання силових і сигнальних кабелів;
Використання існуючих кабелів небажано із-за їх фізичного старіння, а прокладка нових скрутна унаслідок складної конфігурації і досить великої довжини кабельних каналів, розташованих здебільшого в стінах і перекриттях;
Центральний блок управління повинен розташовуватися в приміщенні пультової близько керуючої ЕОМ;
Конструкторські рішення повинні забезпечувати візуальний контроль виконання команд; можливість контролювати працездатність блоків та пристроїв за допомогою переносного пульта управління (ПУ); швидку заміну вийшли з ладу блоків для мінімального простою установки.
Система повинна забезпечувати управління всіма виконавчими пристроями і передачу даних про стан ФД в ЕОМ. Сама система знаходиться під управлінням ЕОМ, для чого необхідно розробити схему сполучення і структуру сигналів обміну даними ЕОМ - установка.
Дана структура повинна враховувати те, що хоча ймовірність перешкоди в лінії між ЕОМ і установкою мала, і її можна не враховувати, але через досить частих посадок в мережі електроживлення і збоїв у роботі ЕОМ можливі несанкціоновані спрацьовування виконавчих пристроїв, що неприпустимо.
Так як проектована система не передбачає ручного управління в процесі аналізу, то всі блокування від помилкового спрацьовування покладаються на програмне забезпечення, під управлінням якого працює установка.
Всю необхідну інформацію оператор зчитує з екрану монітора і не повинен відволікатися на інші джерела інформації. Установка вводиться в роботу змінним інженером один раз протягом здачі-приймання зміни та не повинна більше вимагати обслуговування, крім як аварійного ремонту.
Так як послідовний порт (RS-232) передбачається використовувати для зв'язку з електронними вагами, що мають висновок даних за протоколом RS-232, то і для управління установкою необхідно використовувати паралельний порт (RS-232).
Проходження кювети по позиціях необхідно контролювати за допомогою інфрачервоних (ІЧ) ФД, але так як момент їх спрацювання не можна точно прогнозувати, то сам факт спрацьовування необхідно фіксувати в осередках пам'яті до опитування з боку ЕОМ.
Перелік всіх виконавчих пристроїв по позиціях з можливими станами наведено в таблиці 1.
Таблиця 1.1 Перелік виконавчих пристроїв
| Позиція | Функції | вид ІУ | тип ВП | стану |
| Витяг | Електромагніт | ЕМ3351161-00-У3 | вкл., викл. | |
| Поворот касети | Електродвигун | ДАС3.3.600.1 | вкл., викл. | |
| Розвантаження | шток повороту | Електромагніт | ЕМ33-61111 20-УЗ | вкл., викл. |
| скидання з ваг | Електромагніт | ЕМ33-61111 20-УЗ | вкл., викл. | |
| Обертання кювети | Електродвигун | ДАС3.3.400.1 | вкл., викл. | |
| Опромінення | Притиск | Електромагніт | ЕМ3351161-00-У3 | вкл., викл. |
| скидання з опромінення | Електромагніт | ЕМ33-61111 20-УЗ | вкл., викл. | |
| скидання з вимірювання | Електромагніт | ЕМ33-61111 20-УЗ | вкл., викл. | |
| Завантаження | Поворот касети | Електродвигун | ДАС3.3.600.1 | вкл., викл. |
| шток повороту | Електромагніт | ЕМ33-61111 20-УЗ | вкл., викл. |
2. Розробка структурної схеми системи в цілому
Поставлена задача вимагала сучасних рішень, що підштовхнуло до розробки системи, що принципово відрізняється від існуючої.
Проводячи аналіз нинішньої СУ, підсумувавши досвід експлуатації, ремонту і обслуговування, підсумувавши всі нарікання та побажання обслуговуючого персоналу, прийшли до наступних рішень:
1. Відмовитися від застосування LTP - порту, що забезпечує зв'язок ПК з блоком управління АУРА, по 17-жильний шлейфових зв'язку. Довжина шлейфу LTP - порту не може перевищувати
2. Використовувати габарити, зовнішній вигляд ручне управління, і інформаційне відображення подій у наявними блоці управління, до якого звик операторський персонал.
3. Замінивши в ньому дві радянської плати ТТЛ - логіки на одну плату мікроконтролера (см.ріс 2.1). Блок є самостійний пристрій, що включає в себе вузли зв'язку з ЕОМ, передачі команд до ІУ та отримання даних про стан ФД.
Система, яка втілила в собі всі перераховані вище рішення, буде складатися усього з чотирьох основних пристроїв:
1.ЕВМ, яка керує всією роботою системи за допомогою зв'язку через послідовний інтерфейс RS-232.
2.Блок зв'язку, обмінюватися даними з ЕОМ за допомогою 2-х лінійної шини, з перетворювачем рівнів переданих і прийнятих сигналів на базі MAX - 232.
3.Мікроконтроллера PIC
4.Ключевие гальванічні розв'язуємо модулі на базі транзисторів і оптотерісторов, перетворюючих рівень ТТЛ в АС - 220В.
Для зручності, силові модулі розділені на три групи: БУР, БУО, БУЗ.
Спираючись на вищесказане, можна скласти структурну схему всієї системи управління, графічно яка буде виглядати, як показано на рис. 2.1.
ФД |
RS-232 |
МК |
БУР |
БУО |
ІУ |
ІУ |
|
| |||||||||
| ||||||||||
ФД |
ФД |
ФД |
БУЗ |
ІУ |
ЕОМ - Електронно-обчислювальна машина; ФД - Фотодатчики
БУР - Блок управління розвантаженням; МК - Мікроконтролер;
БУО - Блок управління опроміненням; ІУ - Виконавчі пристрої;
БУЗ - Блок управління завантаженням;
3.Розробка принципових схем окремих пристроїв у складі СУ
3.1 Вибір елементної бази
Для управління даною системи, можна використовувати Мікроконтролер (МК) будь-якої фірми. Вибір мікроконтролера виробляли виходячи з таких міркувань:
1) Схема має високу надійність, перешкодозахищеності і не боїться радіоактивних випромінювань (в помірних дозах), що є особливо важливим критерієм для даної СУ.
2) Має русифіковане опис.
3) доступність інформації про його структуру в системі команд роботи з пам'яттю і з різними модулями, портами.
4) Досить низька вартість, що є важливим критерієм при проектуванні СУ.
Зважаючи на вищевказані критерію, вибираємо однокристальні 8-розрядні FLASH CMOS мікроконтролери компанії Microchip Technology Incorporated PIC16F873.
Табл.3.1 Характеристика периферійних модулів:
| Параметр | PIC16F873 |
| Тактова частота | DC - 20МГц |
| Скидання (затримка скидання) | POR, BOR (PWRT, OST) |
| FLASH пам'ять програм (14-розрядних слів) | 4K |
| Пам'ять даних (байт) | 192 |
| EEPROM пам'ять даних (байт) | 128 |
| Переривань | 13 |
| Порти введення / виводу | Порти A, B, C |
| Таймери | 3 |
| Модуль захоплення / порівняння / ШІМ | 2 |
| Модулі послідовного інтерфейсу | MSSP, USART |
| Модулі паралельного інтерфейсу | - |
| Модуль 10-розрядного АЦП | 5 каналів |
| Інструкцій | 35 |
Через простоту і апаратних вимог (у порівнянні наприклад з паралельним інтерфейсом), послідовні інтерфейси активно використовуються в електронній промисловості. Стандарт RS-232 (його офіційна назва «Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Termination Equipment Employing Serial Binary Data Interchange») призначений для підключення апаратури, що передає або приймає дані, до кінцевої апаратурі каналів даних.
Стандарт описує управляючі сигнали інтерфейсу, пересилання даних, електричний інтерфейс і типи роз'ємів. Інтерфейс RS-232 використовується і в багатьох пристроях звичайного персонального комп'ютера (ПК), починаючи з «миші» і модему до ключів апаратного захисту. І хоча вже всі комп'ютери мають інтерфейс USB, інтерфейс RS-232 ще живий і активно застосовується. Відповідно до стандарту RS-232, сигнал (послідовність бітів) передається напругою. Передавач і приймач є не симетричними: сигнал передається відносно загального проводу (на відміну від симетричної передачі протоколу RS-485 або RS-422). У таблиці 5.2 наведені кордону напруг для сигналів приймача і передавача. Логічному нулю ан вході приймача відповідає діапазон +3 ... +12 В, а логічною еденице - діапазон -12 ...-3В. Діапазон -3 ... +3 В - зона не чутливість, забезпечуючи гестерейзіс приймача (передавача). Рівні сигналу на виходах повинні бути в діапазоні -12 ...-5В, для представлення логічної одиниці і +5 ... +12 В для подання логічного нуля.
Табл.3.2 Грац напруг СОМ-порту (стандарт RS -232)
| Діапазон напруги входу приймача | Діапазон напруги виходу передавача | Стан керуючого сигналу | Стан лінії даних | |
| Логічний 0 | От-12до-3В | От-12до-5В | ON | MARX |
| Логічний 1 | Від +3 до +12 В | Від +5 до +12 В | OFF | SPACE |
Ключові гальванічні розв'язуємо модулі, на базі транзисторів і оптотиристор, перетворюючих рівень ТТЛ в АС - 220В.
ТО125 тиристор оптронна - Призначений для застосування в завадостійких схемах автоматики в ланцюгах постійного і змінного струму перетворювачів.
Виробник - Росія. Випускається в пластмасовому корпусі фланцевої конструкції. Анод - мідна основа. Об'єднані в єдину конструкцію: кремнієвий фототиристори й арсенід-галієвих випромінюючий діод. Далі в таблиці 3.3 наведена технічна характеристика.
Таблиця 3.3 технічна характеристика ТО125 тиристор оптронна
| Періодичну імп. обр. напруга (Urrm) і повторювана імп. напругу в закр. сост. (Udrm), В: | 1000 |
| Повторюваний імп. обр. струм (Irrm) і повторюваний імп. струм у закр. сост. (Idrm), мА: | 2 |
| Макс. допустимий середовищ. струм у відкр. сост. (Itav), А: | 12.5 |
| при температурі корпусу, C: | 85 |
| Макс. допустимий дійств. струм у відкр. сост., А | - |
| Ударний струм у відкр. сост., кА | 0.35 |
| при синус. однополуперіодної імпульсі струму, мс | 10 |
| Імп. напругу в відкр. сост., У | 2 |
| Порогове напруга, В | 3000 |
| Крит. швидкість наростання струму в відкр. сост., А / мкс | - |
| Макс. Крит. швидкість наростання напруги в закр. сост., В / мкс | 1000 |
| Отпирающие пост. напруга упр., У | 2.5 |
| Отпирающий пост. струм упр., мА | 200 |
| Тепловий опір перехід-корпус, С / Вт | 1.5 |
| Температура переходу, З | -60 ... 110 |
| Час включення, мкс, не більше | - |
| Час виключення, мкс | - |
| Маса приладу, м | 20 |
| Конструктивне виконання | фланцевий |
| Виробник | Росія |
4. Розробка схеми з'єднань системи в цілому
Складові частини розробляється СУ розташовані в чотирьох приміщеннях: приміщення завантаження, камера, пультова, приміщення розвантаження. Зв'язок всіх пристроїв здійснюється по контрольних кабелів, прокладених по кабельних каналах.
Електроживлення блоків управління здійснюється від шаф електроживлення, розташованих в кожному приміщенні, за допомогою кабелю КВВГЕ 4х3.
5. Конструктивне виконання
БО виготовлений у вигляді моноблока змонтованого спеціальним шкафом.На лицьовій панелі знаходяться світлодіодні індикатори стану виконавчих пристроїв, фотодатчиків і команд ПК. На задній панелі, знаходяться силовий і управлінський роз'єми БО
Корпус вибирається готовий з асортименту фірми ProUnit, що поставляється фірмою ProSoft.
Ремонтопридатність БО досягає продуманим монтажем і застосуванням якісних компонентів при його виготовленні.
Основна плата пристрої МК c БУР БУЗ БУО виготовляють друкарським монтажем. Лицьова панель виконана навісним монтажем і сполучена з робочою платою за допомогою роз'ємів.
При монтажі системи та прокладання кабелів необхідно стежити за тим, щоб кабелю перебували у вільному (ненатянутом) стані. Не допускається скручування кабелів. Прокладка кабелів здійснюється в місцях, що виключають їх пошкодження в ході технологічного процесу механізмами, транспортними візками, обслуговуючим персоналом і т.п.
Підключення системи проводиться таким чином:
- Зазначені блоки БУР БУО БУЗ розташовані в самому БО і з'єднуються з виконавчими Пристроями управління (магнітами), за допомогою силового роз'єму;
- БУ з'єднується з ПК, за допомогою роз'єму ДВ-9Р;
- Окремо поруч з блоком живлення розташований стаціонарний стабілізатор напруги +5 ... + 12В;
6. Ергономічне проектування
У цьому розділі дипломної роботи проведений аналіз умов праці інженера-схемотехніка, проведений порівняльний аналіз нормативних даних з реальними умовами праці, яких проводилася дипломна робота.
6.1 Безпека проекту
Розробка теми даної роботи ведеться інженером, Він є працівником розумової праці, у якого основне навантаження падає на нервову систему. На продуктивність його роботи суттєво впливає організація робочого місця, встановлення режиму роботи, при формуванні яких враховуються діючі норми, а також вимоги фізіології і естетики праці.
Розробка описуваної системи виробляється в приміщенні пультової в будівлі Центральної Лабораторії Гамма активаційного аналізу Рудника «Мурунтау».
Для цього приміщення характерні такі небезпечні й шкідливі фактори:
1. фізичні:
- Напруга зору
- Шум від працюючих машин
- Електропоразки при порушенні ізоляції електрообладнання
- Рентгенівське випромінювання від екрану монітора
- Жорстке гамма випромінювання при працюючому прискорювачі
- Займання електрообладнання в результаті перегріву, короткого замикання, електричної дуги і т.д.
2. психофізичні:
- Високий розумовий напруга
- Монотонність і одноманітність праці.
Санітарно-гігієнічні параметри приміщення:
Довжина приміщення А = 8м;
Ширина приміщення У = 4м;
Висота приміщення Н = 3.5м;
Число працюючих 4 людини.
Площа приміщення S = 32 м 2.
Таким чином, на одного працюючого припадає 8 м 2 площі і
Мікроклімат у приміщенні:
Температура повітря в приміщенні в середньому становить 24 0 С;
Швидкість повітря 0.5 м / с;
Відносна вологість 55%,
що задовольняє вимогам СанПіН2.2.2.542-96.
Вентиляція здійснюється за допомогою центральної системи вентиляції і кондиціонера. Висвітлення в приміщенні спільне. Стеля в приміщенні побілено, стіни пофарбовані світлою фарбою. Пилу в приміщенні виділяється мало. Природне освітлення здійснюється через шість віконних прорізів.
При виборі освітлювальних приладів необхідно врахувати, що в приміщенні проводиться робота, що вимагає зорової напруги. Світло певного спектрального складу, потрапляючи в очі спостерігача, викликає відчуття кольору.
Дія кольору на психіку людини пов'язане з низкою асоціацій. Так, наприклад, зелений і блакитні кольори викликають відчуття свіжості, знімають збудження, заспокоюють. Згідно з останніми даними, ці кольори знижують кров'яний тиск, пульс дещо сповільнюється. Коричневі кольори заспокоюють, притупляють емоції.
Таким чином, для того, щоб поєднання кольорів відповідало цільовим призначенням приміщення, його вибір повинен бути психологічно обгрунтований.
Визначимо, чи задовольняє штучне освітлення санітарним нормам.
Загальне штучне освітлення здійснюється дванадцятьма світильниками топа ОДР, що мають по дві люмінесцентні лампи типу ЛБ. Мінімальна освітленість за СніП23-05-95 Е min = 300 лк.
Освітленість можна знайти за формулою:
де:
F - світловий потік кожної з ламп, (лм);
E - освітленість мінімальна, (лк);
N - кількість ламп в приміщенні;
k - коефіцієнт запасу;
s - площа приміщення;
n - коефіцієнт використання світлового потоку;
z - коефіцієнт нерівномірності освітлення.
Приміщення освітлено світильниками ОДР з люмінесцентними лампами типу ЛБ.
F = 4320 лм;
k = 1.5 для приміщень з малим виділенням пилу;
s =
N = 24 шт;
z = 1.2;
Рп = 70%-коефіцієнт відбиття стелі;
Рс = 50%-коефіцієнт відбиття стін;
Підставляючи значення у формулу (9.1) отримаємо:
Е = 540 лк,
що відповідає нормам по освітленню.
Шум у приміщенні створюється в процесі роботи апаратури управління ТП, периферійних пристроїв ПЕОМ, вентиляторами охолодження та іншими допоміжними приладами. Рівень шуму в приміщенні при працюючих приладах і пристроях становить 45 - 50 дБА, що задовольняє ГОСТ 12.1.003-83. Помітний рівень вібрацій при роботі обладнання відсутнє.
ВИМОГИ ДО ОРГАНІЗАЦІЇ РОБІТ з джерелами іонізуючих випромінювань
Роботи з джерелами іонізуючих випромінювань проводяться з дозволу органів Державного санітарного нагляду (СЕС медсанчастини N3), яке оформляється у вигляді санітарного паспорта на термін не більше 3-х років (ОСП-72/80, додаток 1). До роботи з джерелами іонізуючих випромінювань допускаються особи не молодше 18 років, які пройшли попередній медогляд і не мають медичні протипоказання.
Всі ІТП повинні бути ознайомлені з НРБ-76 і ОСП-72/80 під розпис.
У лабораторії ЦЛГАА до контрольованої зони відносяться: приміщення, в яких розташовуються прискорювачі-пом.107, 108;
- Приміщення їхнього допоміжного обладнання-пом.101, 106,301,206;
- Приміщення завантаження і розвантаження-007, 301;
- Приміщення, де зберігаються відпрацьовані мішені і еталонні джерела.
До контрольованої зони відносяться: приміщення, суміжні з контрольованою зоною, в яких розташовується персонал, не пов'язаний з роботою з джерелами іонізуючих випромінювань; адміністративно-господарські приміщення; всі будівлі і території в межах санітарно-захисної зони.
Допуск осіб до постійних робіт у радіаційно-небезпечних умовах (контрольована зона) оформляється по Центральному рудоуправлінню.
У разі проведення робіт, які повністю не регламентуються цією "Інструкцією" і не передбачені санітарним паспортом, начальник лабораторії зобов'язаний зупинити роботи і узгодити з СЕС план додаткових оргтехмероприятий. План затверджується головним інженером ЦРУ.
Дотримання протипожежного режиму
З метою дотримання протипожежного режиму забороняється:
Користуватися відкритим вогнем на гірничих машинах, в будівлях, приміщеннях.
Вішати інструменти та інші речі на силовий та електрообладнання.
Пошкоджувати протипожежні пристрої й устаткування (ящики з піском і пожежними рукавами, вогнегасники, гідранти, водопровідні крани, магістралі, телефони, сигнальні пристрої та ін), а також захаращувати підступи до них.
При виявленні пошкоджень цих пристроїв і устаткування робітник повинен негайно повідомити про це особу нагляду.
При виникненні пожежі на робочому місці або по шляху проходження, робітник зобов'язаний вжити заходів з гасіння пожежі всіма доступними засобами: піском, породної дрібницею, вогнегасниками, повідомити про це особу технічного нагляду або гірничого диспетчера. При цьому робітник повинен перебувати з підвітряного боку.
Забороняється гасити водою або пінними вогнегасниками загорівся кабель або електрообладнання, що знаходиться під напругою.
При загорянні паливно-мастильних матеріалів необхідно накрити полум'я брезентом, кошмою, а також гасити пінним вогнегасником, засипати полум'я піском або іншими незагорающіміся сипучими матеріалами, забороняється гасити паливно-мастильні матеріали водою.
Не можна курити й застосовувати відкритий вогонь у місцях зберігання легкозаймистих паливно-мастильних і обтиральних матеріалів.
Технічні засоби пожежної захисту включають: застосування негорючих і важкозаймистих матеріалів і речовин, запобігання поширенню полум'я, застосування засобів пожежної сигналізації та оповіщення.
У будівлі ЦЛГАА передбачена протипожежна техніка:
1) пожежні крани з рукавом - 4 шт.;
2) вогнегасники ОХП-10, ОП-5 - 10 шт.;
3) ящики з піском - 2 шт.
4) пожежні щити - 2 шт.
5) протипожежна система з сповіщувачами типу АТИМ-2
В умовах Рудника «М» пожежна команда викликається набором телефонного номера 72-03 або 31-6-01.
6.2 Ергономічні вимоги
Одним з основних ергономічних вимог є правильна робоча поза. Необхідно прагнути до того, щоб робоча поза була якомога ближче до природній позі людини. Основною робочою позою є поза "сидячи". Необхідно скоригувати конструкцію крісла так, щоб якомога рівномірніше розподілити тиск тіла на площу опори.
Висоту робочої поверхні сидіння і простору для ніг при роботі сидячи в залежності від виду робіт і зростання працюючого можна визначити за ГОСТ 12.2.032-78.
Так при зростанні
Кут нахилу екрана регулюється на розсуд інженера, то ж саме відноситься до яскравості і кольору зображення.
Протягом дня через 1.5-2 години роботи встановлюються 10-хвилинні перерви з метою зняття напруги і відпочинку співробітників.
6.3 Екологічна безпека
Одним з найважливіших факторів впливу на навколишнє середовище є господарська діяльність людини: промисловість, транспорт, будівництво, сільське господарство. У результаті викидів в атмосферу відходів виробництва змінюється її хімічний склад, стоки промислових забруднених вод у водойми забруднюють грунт і джерела водопостачання.
Технологічний процес, що використовується в ЦЛГАА характеризується відсутністю викидів отруйних і шкідливих речовин в атмосферу та стічні води.
Головними джерелами забруднення навколишнього середовища з боку лабораторії можна розглядати жорстке гамма випромінювання і рідкий азот, що використовується в ході ТП.
Для захисту навколишнього середовища від гамма випромінювання необхідно використовувати всі можливі засоби. Даними засобами є застосування матеріалів, у яких відбувається гальмування гамма-квантів до енергій, базопасних для навколишнього середовища, наприклад, свинець і спеціальні марки бетону.
Для запобігання викиду рідкого і газоподібного азоту, що загрожує хімічним забрудненням середовища, необхідне чітке дотримання правил транспортування та застосування рідкого азоту. При транспортуванні слід використовувати судини Дьюара.
У Центральній лабораторії гамма-активаційного аналізу постійно ведеться робота по зменшенню доз опромінення персоналу та навколишнього середовища.
7. Економічне обгрунтування
7.1 Постановка проблеми
Автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних факторів підвищення продуктивності та поліпшення умов праці. Всі існуючі і будують промислові комплекси в тій чи іншій мірі оснащуються засобами автоматизації.
Тема дипломного проекту пов'язана з телемеханізації транспортної системи установки гамма-активаційного аналізу в Центральній Лабораторії Гамма-активаційного Аналізу Рудника «Мурунтау» на базі ПК-мікроконтролера.
Досвід показує, що управління виконавчими пристроями за допомогою мікроконтролера, дає значний техніко-економічний ефект за рахунок відмови від численних силових і сигнальних кабелів, сприяє зниженню трудовитрат на монтаж і обслуговування, діагностику стану та ремонт всієї системи в цілому.
7.2 Планування і організація робіт
Щоб правильно визначити терміни робіт, провести ефективну розстановку кадрів, розподілити ресурси - необхідно скласти графік розробки проекту, тобто встановити конкретний перелік робіт, які повинні бути виконані у процесі розробки проекту. Крім того, кожен вид робіт необхідно закріпити за конкретними виконавцями.
Під роботою розуміється будь-який трудовий процес, що вимагає витрат праці, очікування, що вимагають витрат певної кількості часу.
Слід зазначити, що недостатньо чітко продуманий перелік робіт, що підлягають виконанню, може призвести до того, що важливі види діяльності не будуть передбачені, що негативно позначиться на якості і термінах виконання розробки. Важливе значення у процесі аналізу смислового змісту кожного виду робіт має виявлення можливостей паралельного виконання окремих видів робіт, так як це дозволяє істотно скоротити загальну тривалість розробки.
Найбільш відповідальною частиною економічних розрахунків по темі є розрахунок трудомісткості робіт, так як трудові витрати складають основну частину вартості розробки. У тому випадку. Коли відомі нормативи конструкторських і проектних робіт і розрахована чисельність зайнятих у ній працівників, тривалість кожної роботи встановлюється за формулою, що використовує норматив трудомісткості.
У разі ж відсутності нормативів використовується досвід фахівців і встановлюється за допомогою експертного опитування дві оцінки по кожній роботі: максимальна і мінімальна. Очікуваний час виконання кожної роботи розраховується за формулою:
t ож = (3 t min +2 t max) / 5, (10.1)
де t min - час тривалості робіт при сприятливих умовах;
t max - час тривалості робіт при найбільш несприятливих умовах.
У таблиці 8.1 наведено повний перелік робіт по темі дипломного проекту «Телемеханизация транспортної системи установки гамма-активаційного аналізу», вказані виконавці кожного виду робіт, а так само t min, t max для кожної з робіт і t очікуван, яке обчислюється за формулою 10.1.
Таблиця 7.1 Перелік робіт по темі
| Найменування роботи | Виконавець | Трудомісткість робіт, (людино - дні) | ||
| t min | t max | t очікуван | ||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. |
| 1. Отримання завдання | Керівник | 0,5 | 1 | 0,7 |
| 2. Складання програми роботи | Керівник | 1 | 2 | 1,4 |
| 3. Вивчення даних на проектування | інженер | 2 | 3 | 2,4 |
| 4. Аналіз рекомендацій з автоматизації | інженер | 0,5 | 1 | 0,7 |
| 5. Вибір елементної бази | інженер | 2 | 3 | 2,4 |
| 6. Складання структурної схеми | інженер | 4 | 8 | 5,6 |
| 7. Складання функціональної схеми системи | інженер | 5 | 10 | 7 |
| 8. Коригування функціональної схеми | Керівник | 1 | 2 | 1,4 |
| 9. Викреслювання функціональної схеми | лаборант | 2 | 3 | 2,4 |
| 10. Складання команд управління | інженер | 3 | 4 | 3,4 |
| 11. Тестування ІС | інженер | 1 | 2 | 1,4 |
| 12. Складання алгоритму управління | інженер | 2 | 3 | 2,4 |
| 13. Контрольний прорахунок | інженер | 0,5 | 1 | 0,7 |
| 14. Доопрацювання алгоритму | інженер | 1 | 2 | 1,4 |
| 15. Прорахунок | інженер | 0,5 | 1 | 0,7 |
| 16. Розробка розділу "Надійність" | інженер | 4 | 8 | 5,6 |
| 17. Розробка економічної частини | інженер | 6 | 10 | 7,6 |
| 18. Розробка розділу "Ергономічне проектування" | інженер | 4 | 6 | 4,8 |
| 19. Оформлення графічного матеріалу | лаборант | 3 | 5 | 3,8 |
| 20. Складання пояснювальної записки | інженер | 8 | 12 | 9,6 |
| 21. Редагування пояснювальної записки | Керівник | 2 | 3 | 2,4 |
| 22. Оформлення записки | лаборант | 2 | 3 | 2,4 |
| 23. Здача проекту | Вед. інженер | 1 | 2 | 1,4 |
Тривалість робіт в календарних днях розраховується за формулою:
гдеk кал - коефіцієнт календарності призначений для перекладу робочого часу в календарне.
Коефіцієнт календарності розраховується за наступною формулою:
де T к - кількість календарних днів у році;
T вд - кількість вихідних днів на рік;
T пд - кількість святкових днів у році.
Розрахуємо коефіцієнт календарності для T к = 365, Т вд = 104 (5 - денний робочий тиждень) і Т пд = 10 за формулою (10.3).
Розрахуємо тривалість робіт в календарних днях і побудуємо календарний план - графік виконання робіт в якій І - інженер, Л - лаборант, Р - керівник. Графік робіт представлений в таблиці 10.1.1.
Планування необхідної кількості обладнання, обчислювальної техніки та працівників, які безпосередньо беруть участь у створення проекту, їх професійного рівня та кваліфікації.
Карти зайнятості дозволяють показати зайнятість виконавців та обладнання в робочих днях. Розрахуємо кількість календарних днів для керівника Т кдр, інженера Т КДІ і лаборант Т КДЛ, взявши за основу дані з таблиці 10.1.
Т кдр = 0,7 +1,4 +1,4 +2,4 +1,4 = 7,3 днів
Т КДЛ = 2,4 +3,8 +2,4 = 6,8 днів
Таблиця 7.1.1. Етапи проектування
| Найменування робіт | І | Кількість Днів | Лінійний графік |
| Отримання завдання | Р | 1 | |
| Вивчення літер. | І | 5 | |
| Вибір ЕБ | І | 3 | |
| Сост. стор схеми | І | 10 | |
| Сост. ФС | І | 15 | |
| Тестування ІС | І | 5 | |
| Складання КУ | І | 15 | |
| Викреслювання ФС | Л | 5 | |
| Розробка ЕЧ | І | 10 | |
| Розробка ЕП | І | 10 | |
| Оформлення ГМ | Л | 5 | |
| Оформлення ПЗ | Л | 3 | |
| Редагування ПЗ | Р | 3 | |
| Здача проекту | І | 2 | |
| РАЗОМ | РІЛ | 4 75 13 | 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 |
При виконанні ВКР використовувалося наступні пристрої й устаткування:
персональний комп'ютер (ПК);
принтер (периферійне устаткування - ПЗ).
Розрахуємо кількість календарних днів для ПК (Т кдпк) і для ПЗ (Т кдпо):
Т кдпк = 7.44 +8.64 +8.72 = 24,8 днів
Т кдпо = 7.44 +6,4 +5,6 = 19,4 днів
Для побудови карт зайнятості необхідно перевести календарні дні в робочі за формулою (10.2):
Карта зайнятості виконавців наведена на рис. 10.1, карта зайнятості обладнання на рис. 10.2.
|
Керівник |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
5.66 |
6 |
Інженер |
Лаборант |
Малюнок 7.1. Карта зайнятості виконавців |
SHAPE \ * MERGEFORMAT
16,1 |
ПК |
200 |
15 |
100 |
5 |
20,6 |
6 |
ПЗ |
Малюнок 7.2. Карта зайнятості обладнання |
7.3 Розрахунок кошторису витрат на проектування
До складу витрат на проектування нової технічної системи включає вартість всіх витрат, що становлять зміст цієї розробки.
Витрати групуються за статтями витрат:
1) витрати на оплату праці працівників;
2) відрахування до соціальний податок;
3) матеріали;
4) спеціальне устаткування, прилади для виконання теми;
5) інші прямі витрати;
6) накладні витрати;
7.4 Витрати на оплату праці працівників
Стаття включає тарифну заробітну плату працівників безпосередньо зайнятих розробкою проекту, включаючи премії, доплати і додаткову заробітну плату.
де З осн - основна заробітна плата;
З доп - додаткова заробітна плата.
Розрахуємо основну заробітну плату керівника, друкарки та інженера за такою формулою:
де Т - трудомісткість робіт, виконуваних науково-технічним працівником;
З дн - середньоденна заробітна плата працівника.
Середньоденна заробітна плата розраховується за формулою (10.6):
ГДЕЗ м - місячна заробітна плата працівника
М - кількість місяців роботи без відпустки протягом року:
- При відпустці в 24 дні М = 11.2 місяці;
F д - дійсний річний фонд робочого часу науково - технічного персоналу (у календарних днях) див. таблиця 10.2.
Таблиця 7.2 Дійсний річний фонд робочого часу.
| Показники робочого часу | Керівник | Інженер | Лаборант |
| Календарне число днів | 365 | 365 | 365 |
| Кількість неробочих днів Вихідні дні Святкові дні | 104 10 | 104 10 | 104 10 |
| Втрати робочого часу Відпустка невиходи через хворобу | 26 - | 24 - | 24 - |
| Дійсний річний фонд робочого часу | 225 | 227 | 227 |
ГДЕЗ тс - заробітна плата за тарифною ставкою;
k пр - преміальний коефіцієнт (30-50% від З тс);
k д - коефіцієнт доплат (40% від З тс за посаду доцента і 15% від З тс за роботу з комп'ютером);
k р - районний коефіцієнт (30% від З тс) .= 1,3
Розрахунок основної заробітної плати наведено в таблиці 10.3.
Таблиця 7.3 Розрахунок основної заробітної плати
| Виконавці | тарифний Коен. | З тс, Руб. | До пр | до д | до р | З м, Руб. | З дн, Руб. | Т, чол.-дні | З осн зп, Руб. |
| 1. Керівник 2. Інженер 3. Лаборант | 4.73 3.27 2.91 | 4200 3500 2600 | 0.5 0.5 0.5 | 0.4 0.15 0.55 | 1.3 1.3 1.3 | 10374 7507,5 6929 | 516 370 342 | 6 60,52 5,6 | 3096 22417 1915 |
У таблиці 10.4 наведено розрахунок основної та додаткової заробітної плати.
Таблиця 7.4-Розрахунок основної та додаткової заробітної плати
| Виконавці | З осн з.п., Руб | З доп з. п., руб |
| 1. Керівник 2. Інженер 3. Лаборант | 3096 22417 1915 | 464 3362,55 287,25 |
| Разом: | 27428 | 4114,6 |
7.4 Витрати на соціальний податок
Стаття включає в себе відрахування від суми витрат на оплату праці у позабюджетні соціальні фонди.
Відрахування в соціальні фонди складають:
гдеk ф - коефіцієнт відрахування в соціальні фонди, складається з:
пенсійний фонд (28%);
соціальне страхування (4%);
фонд медичного страхування (3.6%);
Разом 35,6%
Розрахуємо за формулою (10.9) відрахування в соціальні фонди:
Сф .= 0,356 * (27423 +4114,6) = 11229 руб.
7.5 Розрахунок витрат на матеріали
У витрати на матеріали входять наступне статті:
а) сировину, основні і допоміжні матеріали;
б) покупні напівфабрикати і комплектуючі;
в) запасні частини;
г) знос малоцінних і швидкозношуваних предметів (МШП) до них відноситься: інструменти, інвентар, комплектуючі до обчислювальної техніки.
Витрати на матеріали розраховуються за такою формулою:
де і МШП - знос малоцінних і швидкозношуваних предметів
Р м - входять пункти а, б і в.
У Р м входить вартість паперу, а саме: пачка паперу формату А4 для друку.
Знос МШП розраховує за такою формулою:
де Ц МШП - ціна МШП (ручка, олівець, картридж для принтера і дві дискетки на 1.44 Мб).
За формулою (10.11) розрахуємо знос МШП:
Визначимо витрати на матеріали за формулою (10.10):
7.6 Витрати на обладнання
Стаття включає в себе:
- Витрати на утримання та експлуатацію вимірювального і периферійного обладнання, а також вартість машинного часу виконання необхідних розрахунків на ПК;
- Амортизаційні відрахування від вартості науково дослідницького обладнання.
Витрати за цією статтею обчислюються за такою формулою:
гдеR про - витрати на експлуатацію обладнання (3 - 5% від З осн);
Р СЕО - витрати на утримання та експлуатацію обладнання
Р СЕО обчислюється за формулою (10.13):
де С мч - вартість машинного години;
Т ісп пк - час використання ПК, в годинах:
Т ісп пк = 130,2 × 8 = 1041,6;
Т ісп по1 = 33,6 × 8 = 268,8;
Вартість машинного години розраховується з наступної формули:
де R пк (по) - річні витрати на утримання та експлуатацію ПК (ПЗ);
F пк (оп) - річний фонд робочого часу ПК (ПО) (в годинах);
K з = 0.9 - коефіцієнт завантаження комп'ютера.
Річний фонд робочого часу розраховується наступним чином:
Річні витрати на утримання ПК (ПО):
гдеС сф - відрахування в соціальні фонди;
З ам - амортизаційні відрахування;
С рем - витрати на ремонт комп'ютера;
З ел - витрати на електроенергію;
З мат - витрати на допоміжні матеріали.
Амортизація відрахувань обчислюється за формулою (10.16):
гдеФ б - балансова вартість (грн.);
Н а - норма амортизації (25% для ЕОМ, 12,5% для коштів друком документів).
Розрахуємо амортизаційні відрахування за попередньою формулою:
Витрати на ремонт комп'ютера визначаються наступним чином:
Розрахуємо витрати на електроенергію:
гдеЦ ел - ціна електрики = 50 коп, Fпк (по) - час роботи ПК (ПЗ);
Р - потужність ПК (0.25 кВт).
Р - потужність ПЗ (0.1 кВт).
Знайдемо річні витрати на ПК за формулою (10.15):
R пк = 59114,32 +8867,15 +24201,4 +7500 +1500 +229 +1978,75 = 103390,62;
R по1 = 59114,32 +8867,15 +24201,4 +687,5 +275 +91,6 +1978,75 = 95215,72;
Знаючи Rпк, розрахуємо вартість машинного години за формулою (10.14):
Отже витрати на утримання та експлуатацію ПК (ПО) рівні:
Розрахуємо витрати на утримання устаткування за формулою (10.12):
7.7 Розрахунок на інші прямі витрати
Стаття включає витрати на придбання науково - технічної літератури, проведення патентних досліджень, зміст оргтехніки, послуги зв'язку, канцтовари, представницькі витрати, відрядження, знос по нематеріальних активів та на інші не пов'язані з раніше переліченим статтям.
Розрахунок інших прямих витрат складається з 5% від перших 6 статей:
SHAPE \ * MERGEFORMAT
52 р. |
. |
13438 |
) |
55 |
. |
2625 |
61 |
. |
6819 |
36 |
. |
3793 |
200 |
( |
05 |
. |
0 |
= |
+ |
+ |
+ |
× |
= |
C |
пр |
7.8 Розрахунок накладних витрат
До статті входять накладні витрати на утримання апарату управління та загальногосподарських служб (оплата праці, утримання будівель, амортизація основних фондів, податки включаються в собівартість, на охорону праці та на підготовку кадрів).
Накладні витрати вважаються виходячи з 80-120% від суми основної та додаткової заробітної плати:
Витрати на проектування за статтями наведено в таблиці 10.5.
Таблиця 7.5 - Кошторис витрат на проектування
| Витрати | Сума, руб. |
| 1. Основна заробітна плата працівників | 27423 |
| 2. Додаткова заробітна плата | 4114,6 |
| 3. Відрахування на соціальний податок | 11229 |
| 4. Витрати на матеріали | 647 |
| 5. Витрати на обладнання | 89944,91 |
| 6. Інші прямі витрати | 13438 |
| 7. Накладні витрати | 25230 |
7.9 Розрахунок одноразових витрат на створення АСУ ТП
Одноразові витрати на створення АСУ визначається за формулою:
К = К п + К к, (10.19)
де К п - передвиробничий витрати;
К к - капітальні витрати на створення АСУ.
Виробничі витрати на АСУ включають в себе витрати на проектування, витрати на створення програмних виробів, що утворюють програмне забезпечення, витрати на підготовку інформаційного забезпечення тривалого користування, витрати на налагодження і введення СУ в роботу. У даному випадку у виробничі витрати включили лише витрати на проектування системи, тому що за інших статтях немає інформації. Витрати на проектування були розраховані в попередньому розділі.
До складу капітальних витрат К к входять витрати на придбання комплексу технічних засобів і наладку. Розрахунок витрат на придбання комплекту ТЗ, необхідного для телемеханізації транспортної системи установки гамма-активаційного аналізу наведені у таблиці 10.6:
Таблиця 7.6-Розрахунок витрат на придбання ТЗ
| Найменування ТЗ | Од. вимір. | Кількість | Ціна за одиницю т. руб. | Сума т. руб. |
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. |
| 1. Комплект ІС КР1506ХЛ | шт. | 10 | 0,02 | 0,2 |
| 2. Крейт монтажний PROUNIT | шт. | 3 | 2,5 | 7,5 |
| 3. Корпус головного блоку | шт. | 1 | 4 | 4 |
| 4. Електромагніт МИС 1100 ЕУ3 | шт. | 2 | 1.5 | 3 |
| 5. Електромагніт МИС 3100 ЕУ3 | шт. | 3 | 2,3 | 6.9 |
| 6. Електромагніт МИС 4100 ЕУ3 | шт. | 3 | 3,2 | 9,6 |
| 7. Фотодатчик ФД-2 | шт. | 4 | 0.9 | 3.6 |
| 8. Електродвигун | шт. | 3 | 9 | 27 |
Нормативи витрат на транспортування До тр та установку і монтаж До мон устаткування становлять відповідно 4 - 5% і 20 - 50% від вартості засобів автоматизації. Тоді:
До тр = 61800 * 0,05 = 3090 руб.,
До мон = 61800 * 0,2 = 12360 руб.,
Капітальні витрати на автоматизацію системи становлять:
К к = К КТС + К тр + К мон, (10.20)
К к = 61800 +3090 +12360 = 77250 рублів.
При проектуванні системи на базі комплекту блоків АСУ ТП «Астат» капітальні витрати на автоматизацію збільшуються на 94500 рублів.
7.10 Рівень науково-технічного ефекту
При розробці дипломних проектів важливим є розрахунок коефіцієнта науково-технічного ефекту НДДКР, який визначається за формулою
де
r i-ваговий коефіцієнт i-ї ознаки науково-технічного ефекту, який має такі значення:
До мон = 61800 * 0,2 = 12360 руб.,
Капітальні витрати на автоматизацію системи становлять:
К к = К КТС + К тр + К мон, (10.20)
К к = 61800 +3090 +12360 = 77250 рублів.
При проектуванні системи на базі комплекту блоків АСУ ТП «Астат» капітальні витрати на автоматизацію збільшуються на 94500 рублів.
7.10 Рівень науково-технічного ефекту
При розробці дипломних проектів важливим є розрахунок коефіцієнта науково-технічного ефекту НДДКР, який визначається за формулою
де
r i-ваговий коефіцієнт i-ї ознаки науково-технічного ефекту, який має такі значення:
| Ознака науково-технічної ефективності НДДКР | Зразкові значення вагового коефіцієнта r i |
| Рівень новизни | 0.6 |
| Теоретичний рівень | 0.4 |
| Можливість реалізації | 0.2 |
K 1 = 3 - відносно нова розробка: результати досліджень систематизовано та узагальнено наявні відомості, визначені подальші дослідження, розроблені більш прості способи для досягнення колишніх результатів, проведена модифікація (з ознаками новизни).
K 2 = 10 - розроблена система управління технологічним процесом гамма-активаційного аналізу.
K 3 = 10 +2 = 12 - час реалізації + масштаби реалізації. Час реалізації передбачається протягом перших кількох років. Даний проект реалізується на одному підприємстві
Таким чином, H = 0.6 * 3 +0.4 * 10 +0.2 * 12 = 7.2.
Даний коефіцієнт визначає проект як володіє середнім рівнем науково-технічного удосконалення.
Розробка даного дипломного проекту виконана на замовлення Рудника «М» Центрального рудоуправління НГМК. При аналізі отриманих результатів можна зробити висновок, що розроблена система на базі ПК-мікроконтроллер дешевше, ніж «Астат» приблизно на 120%. Можлива реалізація даного проекту на базі імпортних комплектуючих, але це неминуче призведе до значного збільшення витрат на автоматизацію.
На основі вище викладених розрахунків можна зробити висновок про доцільність застосування знову розробленої системи управління, реалізованої на базі ПК-мікроконтроллер.
8. Оцінювання і вираження невизначеності
8.1 Процедура оцінювання та вираження невизначеності
Ця процедура розглядає вираз невизначеності вимірювання добре певної фізичної величини - вимірюваної величини, що характеризується єдиним виміром.
Невизначеність (вимірювання) є параметр, пов'язаний з результатом вимірювання, який характеризує дисперсію значень, які могли бути обгрунтовано приписані вимірюваній величині.
Параметром може бути стандартне відхилення (або дане кратне йому) або полушіріна інтервалу, що має встановлений рівень довіри.
Процедура оцінювання та вираження невизначеності зводиться до наступних етапів:
1. Необхідно представити математично залежність між вимірюваною величиною Y і вхідними величинами QUOTE
Y = QUOTE
Для визначення вмісту золота в методі спектральних відносин (МСО) використовується наступна формула для розрахунку вмісту золота
N - оброблені рахунку, m - маса досліджуваної проби, h еталоніровочний коефіцієнт.
2. Якщо є математична залежність, наступним кроком потрібно визначити QUOTE
Ці значення можна отримати в результаті одного спостереження, заснованого на досвіді.
Вхідними величинами в нашій залежності є оброблені рахунку N, маса досліджуваної проби m, а також еталоніровочний коефіцієнт h. Дані передаються з аналітичних терезів і спектрометричного комп'ютера в керуючий, який розраховує вміст золота в поточній пробі.
3. Третім кроком потрібно оцінити стандартну невизначеність u (QUOTE
В якості попередніх вимірювань розглянемо тридцять аналізів на вміст золота різних стандартних зразків. Вимірюємо їх оброблені рахунку, вага, і еталоніровочний коефіцієнт. Розраховуємо їх невизначеності за формулою:
Невизначеності за масою і еталоніровочному коефіцієнту мають таке значення:
u (m) = 0,25;
u (h) = 0,014;
Значення невизначеності за масою і еталоніровочному коефіцієнту змінюються не істотно при переході від одного стандартного зразка до іншого, а невизначеність за рахунками має наступну лінійну залежність:
u (N) = 0,0042 * N +10,663. (3)
Графік залежності зображений на рис. 1.
Тобто, знаючи рахунку на пробі, ми можемо оцінити невизначеність по рахунках.
4. Якщо значення будь-яких вхідних величин корельовані, то потрібно оцінити їх коаваріаціі за формулою:
Величини оброблених рахунків і еталоніровочного коефіцієнта залежать від налаштування прискорювача, тому вони корельованості. Знаходимо невизначеність кореляції між ними:
U (N, h) = 0,436;
Розрахунок проводився за формулою для тридцяти чотирьох значень N і h
(Див. табл. 1).
5. У п'ятому пункті розраховуємо результат вимірювання, тобто оцінку y вимірюваної величини Y з функціональної залежності f, використовуючи для вхідних величин QUOTE
6. Після цього визначаємо сумарну стандартну невизначеність QUOTE
У нашому випадку вона набуває вигляду:
де QUOTE
7. Метою розширеної невизначеності є забезпечення інтервалу від y - U до y + U, в межах якого, ймовірно, знаходиться велика частина розподілу значень, які можна з достатньою підставою приписати вимірюваній величині Y. Щоб дати розширену невизначеність U, помножимо QUOTE
8. Повідомимо результат вимірювання y разом з його сумарної стандартної невизначеністю QUOTE
Тепер застосуємо процедуру для оцінки і вираження невизначеності змісту золота до стандартного зразку РЗС-2.
1. Математична залежність концентрації золота в пробі має вигляд:
де N - рахунки на пробі, m - маса проби, h - еталоніровочний коефіцієнт.
2. Після прогону стандартного зразка через транспортну систему, отримуємо значення вхідних величин:
N = 4205;
m =
h = 1,61;
3. Оцінимо стандартну невизначеність кожної вхідної величини:
u (N) = 0,0042 * 4205 +10,663 = 28,324;
u (m) = 0,25;
u (h) = 0,014;
4. Вхідні величини N і h корельованості, так як обидві залежать від налаштування прискорювача. Їх коваріація дорівнює U (N, h) = 0,436;
5. Розрахуємо результат вимірювання С = 6,1 г / т;
6. Визначимо сумарну стандартну невизначеність QUOTE
7. Дамо розширену невизначеність з рівнем довіри 95,45% при k = 2:
U = 0,123;
8. Остаточний результат вимірювання С = (6.1 ± 0,1) г / т.
Висновок
У даній ВКР була розроблена система телемеханізації транспортної системи установки гамма-активаційного аналізу.
У ході передпроектного аналізу була вивчена технологія гамма-активаційного аналізу, розглянута існуюча система управління виконавчими механізмами і пристроями, сформульовані вимоги до проектованої системи. Спираючись на поставлені вимоги, були розроблені структурні схеми системи в цілому і окремих її компонентів, принципові схеми пристроїв, що входять в дану систему.
Крім того, були розроблені схеми внутрішньоблокових та міжблокових сполук, а також схема поєднання всієї системи з керуючою ЕОМ.
У конструкторської частини опрацьовані питання монтажу розробленої системи та її інтегрування з установкою гамма-активаційного аналізу.
Також розглянуто питання техніки безпеки при проектуванні та експлуатації даної системи в приміщеннях лабораторії гамма-активаційного аналізу, екологічність функціонування лабораторії. На закінчення наведені економічні обгрунтування розробки та експлуатації даної системи телемеханізації.
У додатках наведено структурні і принципові схеми, структура інформаційних сигналів, необхідні для повного розуміння роботи розробленої системи та її реалізації в металі.
За отриманими результатами можна говорити про те, що розроблена система є більш простий в реалізації і експлуатації, менше металлоемкой, ніж існуюча, що дозволяє скоротити велику дорогої кабельної продукції при модернізації лабораторії.
Список літератури
1. Положення про центральну лабораторії гамма-активаційного аналізу. Зарафшан: ЦРУ, 2008. 30 с.
2. Каталог. Прилади і засоби автоматизації. Регулююча і виконавча техніка. - М.: Інформпрібор.
3. Діоди і їх зарубіжні аналоги: Довідник. У трьох томах. Том 1. - М.: ИП РадіоСофт, 1998. - 640 с.: Іл.
4. Технічний опис мікроконтролерів серії «PIC» - Режим доступу: http / wikipedia.tomsk.ru / ru.wikipedia.org / wiki / PIC
5. Оптоелектронні прилади. Довідник. Москва: Вища школа, 1993. 510 с.
6. Онищенко Г. Б. Електричний привід: підручник для студ. вищ. навч. закладів. - М.: Видавничий центр «Академія», 2006. - С. 66 - 73.
7. Резистори: Довідник / В. В. Дубровський, Д. М. Іванов, Н. Я. Пратусевіч та ін; під заг. ред. І. І. Четверткова і В. М. Терехова. - М.: Радіо і зв'язок, 1987.
8. Тхорів К. А., Хорьков А. К. Електромеханічні системи. Елементи каналу управління: Навчальний посібник. Томськ: Томський державний університет, 2001. 396 с.
9. Діоди і їх зарубіжні аналоги: Довідник. У трьох томах. Том 3. - М.: ИП РадіоСофт, 1999. - 704 с.
10. Ясельський А. І. Організація і планування підприємства. Основи менеджменту. Методичні основи за змістом організаційно-економічної частини випускних проектних і науково-дослідних кваліфікаційних робіт для студентів хіміко-технологічного факультету спеціальностей 0807, 0810. - Томськ: Вид. ТПУ, 1999. -20с.