99620

Разработка стенда для исследования модулей ОВЕН. Система автоматиче-ского регулирования давления воздуха

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Регулирование отопления на основании измерения разности температур теплоносителя на входе и выходе, а также разности температуры в помещении и наружной; регулирование температуры воды в стиральной машине; контроль температуры узлов персонального компьютера...

Русский

2016-10-02

762 KB

0 чел.

Содержание

Введение           3

1 Расчетно-теоритическая часть       5

1.1 Разработка электрической структурной схемы    5

1.2 Выбор элементной базы        7

1.3 Разработка электрической принципиальной  схемы   8

1.4 Расчет элементов схемы        9

1.5 Расчет надежности         13

2 Конструкторско-технологическая часть      18

2.1 Расчет размеров печатной платы      18

2.2 Разработка конструкции прибора      19

2.3 Виды и объемы работ по техническому обслуживанию   20

2.4 Методы поиска неисправностей и ремонт прибора    25

2.5Разработка методических указаний      28

3 Экономическая часть         29

3.1 Расчёт себестоимости прибора       29

3.2 Расчет отпускной цены прибора       35

4 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной
безопасности           36

4.1 Мероприятия по технике безопасности     36

4.2 Мероприятия по противопожарной безопасности    37

5 Мероприятия по экологической защите окружающей среды и
энергосбережению          39

5.1 Мероприятия по экологической защите окружающей среды  39

5.2 Мероприятия по энергосбережению      41

Заключение           42

Список использованных источников      43

Приложение А – Методические указания



Введение

Измерение и контроль температуры – одна из важнейших задач человека, как в процессе производства, так и в быту, поскольку многие процессы регулируются температурой, например:

-регулирование отопления на основании измерения разности температур теплоносителя на входе и выходе, а также разности температуры в помещении и наружной;

-регулирование температуры воды в стиральной машине;

-регулирование температуры электроутюга, электроплитки, духовки и т. д.;

-контроль температуры узлов персонального компьютера.

Кроме того, путем измерения температуры можно косвенно определять и другие параметры, например поток, уровень и т. п.

Историю термодинамики можно начать с изобретения Г. Галилеем в 1592 г. простого устройства – термоскопа. В его первом термоскопе показания искажались изменением барометрического давления. Вскоре был изобретен газовый термоскоп постоянного объема, он оказался значительно более чувствительным и более точным. Вместо воздуха трубку стали заполнять жидкостью: сначала водой, потом спиртом и, наконец, ртутью.

В двадцатом столетии получило распространение электричество и разнообразное оборудование, потребляющее его энергию. Данное явление не могло оставить в стороне процессы измерения, что привело к появлению таких термодатчи-ков как термопары и металлические терморезисторы. С развитием полупроводниковых приборов появились полупроводниковые терморезисторы. Дальнейшее развитие и усовершенствование полупроводниковых технологий значительно расширило список термодатчиков и улучшило их параметры.

В течение XX века быстро развивались все отрасли техники. Производство от индивидуального перешло к непрерывному, поточному. Этот вопрос сопровождался снижением доли не только ручного человеческого труда, и труда по управлению оборудованием. Во многих случаях человек не в стоянии управлять техникой в связи с опасностью, большими скоростями, либо влиянием присутствия человека на качество выпускаемой продукции.

При массовом производстве необходим тщательный контроль на всем протяжении процесса. Человек не в состоянии контролировать все. Поэтому всё большую роль, а подчас и главную, играют автоматические устройства (автоматы).

Автоматизация позволяет во много раз повысить производительность труда и качество продукции.

Автоматизация подразумевает широкое использование электронной аппаратуры, это обусловлено ее быстродействием, точностью, высокой чувствительностью, малым потреблением энергии, постоянно возрастающей экономичностью.

Поэтому, в данном дипломе разрабатывается стенд для исследования учащимися возможностей модулей ОВЕН и приобретения навыков его программирования, а также, решения с его помощью различных задач по контролю и управлению объектами.

Измерители ПИД-регуляторы ТРМ210 в комплекте с первичным преобразователем предназначены для измерения и автоматического регулирования температуры, а также значение физического параметра, которое первичными преобразователями может быть преобразовано в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения. Информация о любом из измеренных физических параметров отображается в цифровом виде на встроенном четырехразрядном цифровом индикаторе.

Приборы могут быть использованы для измерения и регулирования технологических параметров в различных от                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   раслях промышленности, коммунального и сельского хозяйства.

Прибор может выполнять следующие функции:

- Измерение температуры или другой физической величины;

- Регулирование измеряемой величины по ПИД-закону путем импульсного или аналогового управления;

- Автонастройка регулятора на установленном объекте;

- Определение аварийной ситуации при выходе измеряемого параметра за заданные границы и при обрыве в контуре регулирования;

- Обнаружение ошибок работы и определение причины неисправности;

- Работа в сети, организованной по стандарту RS-485, что позволяет задавать необходимые режимы работы прибора и осуществлять контроль;

- Дистанционное управление запуском и остановкой регулирования./11/


1 Расчетно-теоретическая часть

1.1 Разработка электрической структурной схемы

Схема электрическая структурная стенда для исследования модулей ОВЕН приведена на чертеже БКДП.022817.100Э1.

Входящие в состав стенда функциональные устройства выполняют следующие функции:

- Эмулятор печи ЭП-10 выступает в качестве объекта управления и представляет собой миниатюрную печь;

- Источник питания обеспечивает некоторые блоки напряжением, необходимым для их работы;

- Регулятор напряжения и тока ;

- Имитатор сопротивления датчика предназначен для имитации сопротивления термопреобразователя;

- Ключом осуществляется запуск и остановка процесса регулирования;

- Преобразователь интерфейсов предназначен для взаимного преобразования сигналов интерфейсов RS-232 и RS-485;

- Вентилятор предназначен для принудительного охлаждения эмулятора печи при его остывании;

-Измеритель ПИД-ругулятор ТРМ210 предназначен для  измерения и автоматического регулирования температуры.

В сваю очередь, в состав ПИД-регулятора входят следующие блоки:

- Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)  предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой код;

- Корректор служит для устранения начальной погрешности преобразования входного датчика и погрешностей, вносимые соединительными проводами;

- Цифровой фильтр уменьшает влияние случайных  импульсных помех на результат узмерения. Предусмотрена двухступенчатая фильтрация: «полосовая», устраняющая значительные единичные помехи и «сглаживающая», снижающая действие небольших высокочастотных помех;

- ПИД-регулятор управляет происходящими процессами в контуре регулирования с наиболее высокой точностью и эффективностью. Сигналом управления является сумма трех составляющих (пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих);

Пропорциональная составляющая ─ регулирующее воздействие зависит от величины рассогласования. Эта составляющая отвечает за реакцию на мгновенную ошибку регулирования.

Интегральная составляющая ─ скорость изменения регулирующего воздействия зависит от величины рассогласования. Интегральная составляющая содержит в себе накопленную ошибку регулирования, которая является дополнительным источником выходной мощности и позволяет добиться максимальной скорости достижения уставки при отсутствии перерегулирования.

Дифференциальная составляющая ─ регулирующее воздействие зависит от скорости изменения параметра. Вызывает реакцию регулятора на резкое изменение измеряемого параметра, возникшее, например, в результате внешнего возмущающего воздействия.

Для эффективной работы ПИД-регулятора необходимо подобрать для конкретного объекта регулирования значения коэффициентов ПИД-регулятора. Это можно сделать вручную или воспользоваться режим автонастройки прибора;

- Выходные устройства –это симисторные оптопары, которые используются для управления эмулятором печи при регулировании;

- интерфейс связи RS-485 предназначен для включения прибора  ТРМ210 в сеть, организованную по стандарту RS-485;

- Индикаторы для отображения измеряемых параметров, значения уставки, программируемых параметров.

Стенд обеспечивает 3 режима  работы:

1 - Входным сигналом ПИД-регулятора является  сопротивление термопреобразователя эмулятора печи.

Принцип работы термопреобразователя сопротивления(ТСМ) основан на зависимости сопротивления метала от температуры. Для подключения ТСМ к прибору ОВЕН используется трехпроводная схема, которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов.

Выходным сигналом термопреобразователя сопротивления является сопротивление.

2 - Входным сигналом ПИД-ругулятора является унифицированный сигнал напряжения в диапазоне 0-1В или тока 0-5мА.

Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующими измерительными преобразователями. Нормирующие преобразователи преобразуют сигналы с первичных (термопар, термопреобразователей сопротивления, манометров, дифманометров и др.) в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения. В данном случае имитируем подключение датчиков с унифицированным выходным сигналом тока или напряжения.

3 - Входным сигналом ПИД-регулятора является сопротивление имитатора сопротивления датчика.

Этот режим позволяет проанализировать зависимость изменения сопротивления при изменении температуры.

Для правильного вывода результатов измерения ПИД-регулятор нужна перепрограммировать под нужный тип датчика.

Наиболее полным режимом, который демонстрирует все возможности работы ПИД-регулятора, является первый режим. Процесс измерение температуры осуществляется после включение питания стенда. ТРМ210 производит опрос входных датчиков, вычисляя по полученным данным текущие значения измеряемых величин, отображает их на верхнем цифровом индикаторе. Значение измеренной величины с АЦП поступает через цифровой фильтр и коррекцию на ПИД-регулятор. На выходе регулятора вырабатывается управляющий выходной сигнал, действия которого направлены на уменьшение величины рассогласования уставки и измеренной величины. Далее сигнал поступает через выходное устройство (семисторную оптопару) на эмулятор печи. Для эффективного контроля за процессами регулирования в приборе имеется логическое устройство, работающее по принципу компаратора. Он сигнализирует об аварийной ситуации. Порог срабатывания компаратора и гистерезис пользователь задает сам. В данном стенде компаратор используется для двухпозиционного регулирования.

1.2 Выбор элементной базы

Все основные элементы стенда (ПИД-ругулятор, блок питания, эмулятор печи, преобразователь интерфейсов) выбраны па каталогу фирмы ОВЕН: 

- они соответствуют всем необходимым техническим требованиям, минимальной цене;

- фирма ОВЕН обеспечила потребителей качественной и доступной справочной документацией.

При выборе остальных элементов руководствовался наличием элементов в лаборатории автоматики БГПК, а также их функциональными возможностями, параметрами и стоимостью.

Режим работы 1.

В качестве исследуемого объекта выступает эмулятор печи. В нем используется термосопротивление ТСМ 50М. Применение данного датчика позволяет измерять температуру в диапазоне -50 – +125 0С. Точность измерения составляет ±0,25 %. Потребляемая мощность ЭП10 составляет не более 10 Вт

Для обработки сигнала датчика и выработки управляющего воздействия выбран измеритель ─ ПИД-регулятор ТРМ210, обеспечивающий:  

- измерение температуры;

- регулирование измеряемой величины па ПИД-закону;

- автонастройку ПИД-регулятора на установленные объекты;

- ручное управление выходной мощностью ПИД-регулятора;

- определение аварийной ситуации при выходе измеряемого параметра за заданные границы и при обрыве в контуре регулирования;

- дистанционное управление запуском и остановкой регулулирования.

Режим работы 2.

Этот режим служит для имитации подключения датчиков с унифицированными выходными сигналами тока (0-5мА) и напряжения (0-1В). Здесь мы можем только наблюдать за изменениями показаний измерителя ПИД-регулятора на цифровой индикации. Сигнал поступает с регулятора тока и напряжения. Напряжение поступает с блока питания 24В.

Режим работы 3.

Входным сигналом является значение сопротивление «датчика». Здесь мы можем измерить зависимость показаний прибора (изменение температуры) от изменения сопротивления.

Включение питания стенда осуществляется тумблером «СЕТЬ». Исходя из напряжения питания 220 В 50 Гц и потребляемого тока 0,1 А выбираем тумблер МТ3. Тумблера включения преобразователя интерфейса и блока питания выбрал также марки МТ3, так как они имеются в необходимом количестве в лаборатории.

Для контрольных точек были использованы одиночные гнезда типа – ДГ1Н-1-1.

В качестве вентилятора М1 используем девятидюймовый кулер.

1.3 Разработка электрической принципиальной  схемы

Схема электрическая принципиальная стенда для исследования модулей ОВЕН приведена на чертеже БКДП.022817.100Э3.

Напряжение питания стенда составляет 220В 50Гц, но некоторые элементы стенда питаются напряжением 24В, для них используем стандартный блок питания А4 фирмы ОВЕН БП-04. Для отображение работы стенда имеется индикатор, реализованный на R1, VD1 и VD2.

Для контроля работоспособности регулятора напряжения предусмотрены контрольные точки XS1 «КТ1» и XS2 «КТ2». Для измерения значения сопротивления имитатора сопротивления датчика предусмотрены клеммы приборные XS3, XS4 «Rд», для подключения цифрового вольтметра.

Подключение регулятора тока производится через нагрузочный резистор сопротивление 100 Ом. Токовый сигнал создает на нем падение напряжения, которое поступает на вход измерителя- регулятора А3 и преобразуется в цифровое значение измеряемой величины, выводимое на четырехразрядный цифровой индикатор.

Для подключения термопреобразователя сопротивления к прибору ТРМ210 используется трехпроводная схема. К одному из выводов термопреобразователя подсоединяются два провода, а третий подключается к другому  выводу. Такая схема при соблюдении равенства сопротивлений всех трех проводов позволяет скомпенсировать их влияние на измерение температуры.

Вентилятор М1 предназначен для быстрейшего охлаждения эмулятора печи при его остывании. Включается он тумблером SА8 «Вентилятор».

Подключение измерителя ПИД-ругулятора к персональному компьютеру А1 осуществляется через преобразователь интерфейсов A2. Подключение АС3-М к ТРМ210 осуществляется через витую пару, а к ПК через кабель интерфейса      RS-232.

1.4 Расчет элементов схемы

1.4.1 Расчет цепи световой индикации

Рисунок 1.1 – Рассчитываемая схема

Выбираем светодиод R9005.

Исходные данные

Напряжение питания Uп – 220 В;

Прямое падение напряжения на светодиоде Uпр=2 В;

Прямой ток через светодиод и Iпр=10 мА.

Порядок расчета

Определяем значение сопротивления R1, Ом, по формуле

         (1.1)

=21800 Ом

Выбираем сопротивление резистора R1 из ряда стандартных, равное           22 кОм.

Определяем мощность рассеиваемую на резисторе РR1, Вт, по формуле

    РR1=I2·R1      (1.2)

PR1=0,012·22000=2,2 Вт

Выбираем резистор R1 С2-33Н-5-22 кОм ±5% ОЖО.467.173.ТУ.

Из справочника по полупроводниковым приборам выбираем в качестве шунтирующего диода VD1, Д311А с параметрами:

-Прямое падение напряжения на диоде Uпр=0,4 В;

-Прямой ток через диод Iпр=40 мА;

-Обратное напряжение Uобр=30В./2/3/

1.4.2 Расчет вставки плавкой

Рисунок 1.2 – Рассчитываемая схема

Исходные данные

Напряжение питания Uп=220 В

Мощность измерителя ПИД-регулятора  Ртрм=6 ВА

Мощность эмулятора печи Рэп=10ВА

Порядок расчета

Ток, протекающий через вставку плавку Iвп, А, будет равен сумме токов, протекающих через измеритель ПИД-регулятор Iтрм, А, и эмулятор печи Iэп, А.

   Iвп=Iтрм+Iэп        (1.3)

где

   Iтрм=Pтрм/Uп       (1.4)

Iтрм=6/220=0,02 А

   Iэп=Pэп/Uп       (1.5)

Iэп=10/220=0,04 А

Iвп=0,02+0,04=0,06 А

Вставка плавкая должна выдерживать ток IFU, А, в 1,5 раза больший чем ток Iвп

   IFU=1,5Iвп       (1.6)

IFU=1,5·0,06=0,09 A

Выбираем вставку плавкую ВП1-1 (0,1 А 250 В)

1.4.3 Расчет регулятора тока и напряжения

 

Рисунок 1.3 – Рассчитываемая схема

Исходные данные:

Выбираем микроамперметра М2027-М

Выбираем стабилитрон КС156А, транзистор КТ502А, диод Д311А

Напряжение питания, Uп=24B;

Диапазон измерения выходного тока, Iвых=0,1-5мА

Диапазон измерения выходного напряжения, Uвых=0-1В

Предел измерения, Iпр=0-50мкА

Внутренне сопротивление микроамперметра, Rвн=3 кОм

Напряжение нагрузки Uвых=0-1В

Порядок расчета

Рассчитываем сопротивление шунта R5, Ом, по формуле

    R5=      (1.7)

R5=

Выбираем сопротивление R5.1, Ом из ряда стандартных, равное 36 Ом

Рассчитываем сопротивление резистора R5.2, Ом, по формуле

   R5.2=R5-R5.1       (1.8)

R5.2=60-36=24 Ом

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R5.1 C2-33-0,125-     36 Ом±5% ОЖО.467.173.ТУ

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R5.2 CП-14-1 ±10% ОЖО.467.173.ТУ

Рассчитываем сопротивление резистора R3, Ом, по формуле

   R3=      (1.9)

R3==120 Ом

Выбираем сопротивление резистора R3 из ряда стандартных, равное 120 Ом.

Суммарное сопротивление резисторов R2 и R3, Ом, рассчитываем, по формуле

   R2+R3=           (1.10)

R2+R3=Ом

Таким образом сопротивление R2, Ом, рассчитываем, по формуле

   R2= (R2+R3) - R3            (1.11)

R2=6000-120=5880 Ом

Выбираем сопротивление резистора R2 из ряда стандартных, равное 6,2 кОм

Рассчитываем рассеиваемые мощности на резисторах R2 и R3 РR2, РR3, Вт, по формуле

   РR2=            (1.12)

РR2=(0,005)2·6200=0,15 Вт

   РR3=            (1.13)

РR3=(0,005)2·120=0,003 Вт

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R2 ПП3-40-3-20кОм ±10% ОЖО.467.173.ТУ

В качестве резистора R3 C2-33-0,125-120 Ом±5% ОЖО.467.173.ТУ

Рассчитываем сопротивление резистора R6, Ом, по формуле

    R6=            (1.14)

R6==200 Ом

Рассчитываем рассеиваемую мощность на резисторе R6 РR6, Вт, по формуле

   РR6=I2выхmax·Uвыхmax                 (1.15)

РR6=(0,005)2·1=0,02 мВт

По результатам расчетов выбираем в качестве резистора R6 C2-33-0,125-   200 Ом±5% ОЖО.467.173.ТУ

Резистор R7 выбираем из руководства по эксплуатации ТРМ210 C2-33-0,125-100 Ом ±5% ОЖО.467.173.ТУ/2/3/11/


1.5 Расчет надежности

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, и сохраняемость или определенные сочетания этих видов.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки. Свойства проявляются как в период использования объекта по прямому назначению, так и в период его хранения и транспортировки.

Показателями безотказной работы устройства могут служить вероятность безотказной работы и средняя наработка по отказу. В схеме блока можно выделить j-е количество элементов, отказ каждого из которых может привести к отказу всего устройства в целом, отсюда условием безотказной работы устройства является отсутствие отказов этих элементов. Для расчета безотказной работы и средней наработки на отказ необходимо найти суммарную интенсивность отказов ,10-6 ч-1 по формуле

     ,            (1.16)

где ni – количество элементов j – группы, шт.;

     λi – интенсивность отказа j – группы, ч-1;

     аi – эксплуатационный коэффициент.

Условия эксплуатации:

- температура окружающей среды от 10 до 40˚С;

- влажность воздуха 60% при температуре 25˚С;

- влияние высоты 0-1 км;

- прибор не герметизирован;

- прибор амортизирован;

- P(t) заказчика 0,8.

Стенд  будет изготовлен с применением навесного и печатного монтажа.

Вероятность безотказной работы P(t) прибора в течении заданного промежутка времени (t) определяется по формуле

     ,             (1.17)

где е – основание натурального логарифма 2,72;

     Λ – интенсивность отказа прибора, ч-1;

     t – заданный промежуток времени, ч.

Для конденсаторов, полупроводниковых приборов, микросхем, резисторов, трансформаторов, эксплуатационный коэффициент а определяется по формуле

    a=b1b2b3b4b5,             (1.18)

где b1, b2 – коэффициенты, учитывающие механические воздействия на прибор;

      b3 – коэффициент, учитывающий влияние влажности на прибор;

      b4 – коэффициент, учитывающий влияние высоты на прибор;

      b5 – коэффициент, учитывающий влияние температуры на прибор.

Для коммутационных элементов и кварцевого резонатора эксплуатационный коэффициент а определяется по формуле

    a=b1b2b3b4,              (1.19)

Для мест пайки эксплуатационный коэффициент а определяется по формуле

    a=b6b7b8,              (1.20)

где b6, b7 – коэффициенты, учитывающие влияние механических воздействий на интенсивность отказов механических элементов;

     b8 – коэффициент, учитывающий влияние влажности воздуха на интенсивность отказов электрических и механических приборов./4/

По формулам (1.18), (1.19), (1.20) определяем аi

а1=1,3·1,1·1·1·0,75=1,1;

а2=1,3·1,1·1·1·0,75=1,1;

а3=1,3·1,1·1·1·0,3=0,45;

а4=1,3·1,1·1·1·0,125=0,18;

а5=1,3·1,1·1·1·0,05=0,07;

а6=1,3·1,1·1·1·0,075=0,1;

а7=1,3·1,1·1·1·0,55=0,7;

а8=1,3·1,1·1·1·0,23=0,33;

а9=1,3·1,1·1·1·0,23=0,33;

а10=1,3·1,1·1·1·0,3=0,42;

а11=1,3·1,1·1·1·0,3=0,42;

а12=1,3·1,1·1·1·0,3=0,42;

а13=1,3·1,1·1·1·0,07=0,05;

а14=1,3·1,1·1·1·0,07=0,1;

а15=1,3·1,1·1·1·0,3=0,4;

а16=1,3·1,1·1·1·0,7=1,1;

а17=1,3·1,1·1·1·0,57=0,1;

а18=1,3·1,1·1·1·0,75=0,4;

а19=1,3·1,1·1·1·0,7=0,8;

а20=1,3·1,1·1·1·0,7=1,1;

а21=1,3·1,1·1·1·1=1,43;

а22=1,3·1,1·1·1·0,7=1,1;

а23=1,3·1,1·1·1·1=1,43;

а24=1·1·1=1;

а25=1,3·1,1·1·1=1,43;

Необходимые для расчета суммарной интенсивности отказов данные сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Суммарной интенсивности отказов устройства

Номер

группы

Наименование и тип элементов

Количество элементов

ni, шт

Интенсивность отказа элемента λi∙10-6,     ч-1

Эксплуатационный коэффициент,

аi

Произведение

niλ I ∙ аi     10-6∙ч-1

1

2

3

4

5

6

1

ПП цифровые ИС 2-ой степени интеграции

1

0,45

1,1

0,48

2

ПП аналоговые ИС 1-ой степени интеграции

1

0,45

1,1

0,48

3

Транзистор кремниевый малой мощности

1

0,4

0,45

0,18

4

Диод выпрямительный малой мощности

2

0,2

0,18

0,07

5

Стабилитрон малой мощности

1

0,65

0,07

0,04

6

Светодиод

2

0,7

0,1

0,14

7

Симисторная оптопара

2

0,75

0,7

1,17

8

Резисторы постоянные непроволочные Р<1ВТ

6

0,05

0,33

0,09

9

Резисторы постоянные непроволочные Р<10Вт

1

0,4

0,33

0,13

10

Резисторы постоянные проволочные Р>50Вт

1

0,8

0,42

0,34

11

Резистор переменный проволочный

2

0,26

0,42

0,22

12

Резистор переменный ползункового типа

1

0,25

0,42

0,11

13

Конденсатор керамический

3

0,05

0,05

0,01

Продолжение таблицы 1.1

1

2

3

4

5

6

14

Конденсатор электролитический алюминиевый

1

0,55

0,1

0,06

15

Индикаторы цифровые  на жидких кристаллах

1

0,65

0,4

0,22

16

Индикаторы стрелочные

1

0,37

1,1

0,37

17

Трансформатор импульсный

1

0,62

0,1

0,06

18

Преобразователь интерфейсов

1

0,9

0,4

0,36

19

Гнезда

4

0,35

0,8

1,12

20

Вилка двухполюсная

1

0,5

1,1

0,5

21

Тумблер

7

0,4

1,43

4

22

Колодка контактная межблочного монтажа

1

0,4

1,1

0,4

23

Держатели предохранителей

1

0,2

1,43

0,286

24

Предохранители

1

0,35

1,43

0,5

25

Плата печатного монтажа

1

0,2

1,43

0,28

26

Места пайки

28

0,004

1

0,11

27

Корпус

1

1,1

1,43

1,5

13,3∙10-6 ч-1

Пользуясь формулой (1.17) рассчитываем вероятность безотказной работы прибора в течение заданных промежутков времени.

P(3000)=е=0,93;

P(6000)=е=0,87;

P(9000)=е=0,82;

P(12000)=е=0,77;

По полученным данным строим график зависимости вероятности безотказной работы P=f(t), который приведен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – График зависимости вероятности безотказной работы P=f(t)

При вероятности безотказной работы 0,8 наработка на отказ 15000 часов./4/


2 Конструкторско-технологическая часть

2.1 Расчет размеров печатной платы

Печатная плата – пластина из электроизоляционного материала, обычно прямоугольной формы, применяемая в качестве основания для установки и механического закрепления навесных радиоэлементов, а также для их электрического соединения между собой посредством печатного монтажа.

Для изготовления печатных плат наиболее часто используют фольгированный стеклотекстолит. Размеры каждой стороны должны быть кратны: 2,5, 5, 10 при длине соответственно до 100, 350 и более 350 мм. Максимальный размер любой из сторон не может превышать 470 мм, а соотношение сторон должно быть не более 3:1.

Печатные платы бывают односторонние, двухсторонние и многослойные. Разрабатываемый прибор будет содержать двухстороннюю плату печатного монтажа, так как некоторые блоки устройства работают на высокой и сверхвысокой частотах, а для этого необходимы минимальные размеры печатной платы.

Определение размеров платы сводится к нахождению суммарных установочных площадей малогабаритных, среднегабаритных и крупногабаритных элементов. А для этого нужно знать габаритные размеры каждого элемента. К малогабаритным относят все миниатюрные элементы, а именно, резисторы (Р ≤ 0,5 Вт), малогабаритные конденсаторы, диоды и т.д. К среднегабаритным – микросхемы в прямоугольных корпусах, резисторы (Р ≥ 0,5 Вт), электролитические конденсаторы и т.д. К крупногабаритным – переменные резисторы и конденсаторы, полупроводниковые приборы на радиаторах и т.д.

Габаритные размеры, а также установочная площадь всех элементов, которые расположены на плате, указаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Габаритные размеры элементов и их установочная площадь

Обозначение элемента

Тип элемента

Габаритные размеры, см2

Установочная площадь, см2

Габа-риты

R2

ПП3-40

3,14 × 1

3,14

сг

R3-R7

C2-33

0,2 × 0,8

0,8

мг

SА3

МТ 3

0,7 × 2

1,4

сг

VD2

Д311А

0,6 × 1,5

0,9

мг

VD3

КС156А

0,2 × 0,8

0,16

мг

VT1

КТ502А

0,3 × 0,5

0,15

мг

Согласно данным, приведенным в таблице 2.1, рассчитываем площадь монтажной зоны

 Sмз = 2,5 · Sмг + 1,8 · Sсг + 1,2 · Sкг ,  (2.1)

где  Sмз – площадь рассчитываемой монтажной зоны;

 Sмг – суммарная площадь занимаемая малогабаритными радиоэлементами, см2;

 Sсг – суммарная площадь занимаемая среднегабаритными радиоэлементами, см2;

 Sкг – суммарная площадь занимаемая крупногабаритными радиоэлементами, см2.

 Sмз = 2,5· (0,8+0,9+0,16+0,15) + 1,8· (3,14+1,4) = 13,2 см2

Площадь печатной платы не должна быть меньше 13,2 см2.

Выбираем габаритные размеры печатной платы 4x6,5 сантиметров, что полностью удовлетворяет запросам по размерам монтажной зоны. /6/7/8/

2.2 Разработка конструкции стенда

Стенд для исследования модулей ОВЕН представлен в виде готового функционирующего образца, прилагаемого к дипломному проекту.

В роли корпуса использован стандартный корпус с резиновыми амортизаторами, изготовленный из листовой малоуглеродистой стали путем её гибки и последующей сварки. На корпус нанесено лакокрасочное покрытие серого цвета, передняя панель прикрепляется поворотными петлями к основанию корпуса, фальшпанель стенда изготавливается из листа винипласта толщиной 1,5мм . Для удобства обслуживания все элементы стенда установлены на лицевой панели.

Сборка электрической схемы осуществлена путем навесного монтажа элементов, которые крепятся на монтажных колодках и стойках, зафиксированных на обратной стороне лицевой панели. Все электрические соединения выполнены монтажным проводом типа МВГ-0,5.

Подключение питания производится через стандартный шнур с вилкой. Шнур подключен к клеммной колодке, расположенней в нижнем левом углу, откуда напряжение 220 В поступает на необходимые блоки. Там же расположены держатель предохранителя, тумблер «СЕТЬ» и светодиод для сигнализации включения питания.

Исследуемый модуль ОВЕН расположен в верхнем правом углу передней панели стенда, под ним расположены 2 тумблера «Пуск», «оn/of/ПИД». Тумблер «Пуск» служит для включения ПИД-ругулятора, а тумблер «оn/of/ПИД» для выбора закона регулирования.

Правее модуля расположен вольтметр, служащий для снятия показания регулятора тока. Под ним расположен тумблер «Ток/Напряжение», предназначенный для переключения выходного сигнала регулятора напряжения и тока. Вблизи расположен переменный резистор R2.  Изменение его сопротивления приводит к изменению значения выходного параметра регулятора тока и напряжения. Ниже на лицевой панели расположены контрольные гнезда для подключения цифрового вольтметра.

В центральной части передней панели расположен переключатель режимов работы стенда «Обрыв, Рт, ЭП, R

В правом верхнем углу расположены блок питания и преобразователь интерфейсов. Ниже находятся 2 тумблера для их включения. В этой области расположена структурная схема стенда.

Приборная клемма, на которую выведен общий ноль, расположен в левом нижнем углу лицевой панели.

В конструкции стенда есть так же печатная плата - регулятор тока и напряжения. Она имеет габариты 4×6,5 сантиметра. На ней расположены тумблер «Ток/ Напряжение» и резистор «R2».

В нутрии стенда расположен эмулятор печи. Крепится к корпусу при помощи втулок. В крышке эмулятора печи сделан вырез, для попадания патока воздуха с вентилятора на термопреобразователь. Для управления работай вентилятора имеется тумблер «Вентилятор».

Маркировка элементов на лицевой панели нанесена путем распечатки позиционных обозначений черными чернилами на белой бумаге и последующем приклеивании их и покрытии прозрачным скотчем.

2.3 Виды и объемы работ по техническому обслуживанию

2.3.1 Анализ надежности

Проведем анализ надежности по группам элементов. Анализ надёжности проводим с целью выявления самых ненадёжных элементов в схеме. Разделения элементов на группы производим согласно структурной принципиальной схеме БКДП.022817.100Э3.

Первый блок – Блок питания, регулятор напряжения, вентилятор; второй блок включает в себя преобразователь интерфейсов, имитатор сопротивления, ключ; третий -  АЦП, цифровой фильтр, ПИД-ругулятор, сигнализация, индикация; четвертый – выходные устройства и эмулятор печи.

Интенсивность отказов первого блока 1, ч-1,будет определяться по формуле

 1=тр.имп.+конд.эл+конд.кер+R2+R3-R7+VT1+VD3+VD4+SA3 (2.2)

Интенсивность отказов второго блока 2, ч-1,будет определяться по формуле

 2=RS.+R9+R8+SA2+FU1    (2.3)

Интенсивность отказов третьего блока 2, ч-1,будет определяться по формуле

 3=ППЦ+ППА+циф.инд.+2конд.кер+2R+SA7.SA7   (2.4)

Интенсивность отказов четвертого блока 2, ч-1,будет определяться по формуле

 4=2сим.опт..+Rнагрев.+светод.+XS1-XS4   (2.5)

1=(0,62+0,55+0,05+0,26+0,05·5+0,4+0,2+0,65+0,8+0,7)·10–6=4,4·10-6 ч-1

2=(0,9+0,26+0,05+0,4·2+0,65)·10–6=2,3·10-6 ч-1

3=(0,45+0,05·2+0,05·2+0,65+0,45+0,8) ·10-6=2,5·10-6 ч-1

4=(0,75·2+0,8+0,7) ·10-6=3·10-6 ч-1

По полученным данным строим график зависимости вероятности безотказной работы Р=f(t) который приведен на рисунке 2.1.

Приняв P(t) заказчика 0,8 для каждого из блоков схемы определяем время tкр, ч по формуле

          (2.6)

где i – интенсивность отказов i-го блока, ч-1.

tкр1=-ln(0,8)/4,4·10-6=50000 ч

tкр2=-ln(0,8)/2,3·10-6=97000 ч

tкр3=-ln(0,8)/2,5·10-6=89000 ч

tкр4=-ln(0,8)/3·10-6=74000 ч

Рисунок 2.1 – График зависимости вероятности безотказной работы отдельно взятых блоков

Согласно графику, изображенному на рисунке 2.1, tкр1 будет равно 50000 часам, tкр2 будет равно 70000 часам, tкр3=85000 часов, tкр4=95000 часов в то время наработка на отказ всего устройства в целом составляет 15000 часов.

Так как технический ресурс значительно меньше приведенных значений tкр, то это указывает на высокие эксплуатационные характеристики отдельных блоков, следовательно, tкр для стенда увеличивается до минимального из значений tкрi отдельных блоков, в данном случае это первый блок и составляет, tкр= 50000 часов.

Рисунок 2.2 – Схема соединения блоков

Для проверки прибора выбираем метод последовательной поэлементной проверки, он заключается в том, что элементы изделия при поиске неисправности проверяют по одиночке в определенной, заранее установленной последовательности. Если очередной проверяемый элемент оказался исправным, то переходят к проверке следующего. При обнаружении неисправного элемента поиск прекращается, и элемент заменяется (ремонтируется). Затем проверяется работоспособность. Если при этом система не функционирует, то приступают к дальнейшей проверке. Причем проверка начинается с той позиции, на которой был обнаружен неисправный элемент.

Устанавливаем время измерения в точках схемы:

- для первого блока τ1 = 5 минуты;

- для второго блока τ2 = 2 минуты;

- для третьего блока τ3 = 2 минуты;

- для четвертого блока τ4 = 3 минуты;

Определяем условные вероятности отказов. Для метода последовательных поэлементных проверок условные вероятности отказов q по значению соответствуют . Тогда q1=4,4; q2=2,3; q3=2,5; q4=3;. Определяем отношения τ/q: τ1/q1=1,1; τ2/q2=0,9; τ3/q3=0,8; τ4/q4=1;

Исходя из расчетов, первое измерение необходимо произвести на выходе третьего блока, так как у него наименьшее значение отношения. Второе – на выходе второго, третье на выходе четвертого блока и четвертое на выходе первого.

Для аналитического представления процесса поиска неисправности составляем графическое изображение в виде программы поиска неисправностей, представленную на рисунке 2.3.

Условное обозначение элемента в виде прямоугольника, а измерение в виде круга внутри с номерами элемента, за которыми производятся измерения. Программа поиска неисправностей представляет собой ветвящуюся схему, состоящую из кружков с двумя выходами, обозначающих результат измерения (если на выходе нужный сигнал – «Да», если нет – «Нет»).

Рисунок 2.3 – Программа поиска неисправностей

Среднее время поиска неисправностей по программе Тпн, мин, вычисляется по формуле

  Тпн=q3·(τ3)+q2·(τ3+τ2)+ q4·( τ3+τ24)+q1·( τ3+τ24+ τ1)  (2.7)

Тпн =2,5·2+2,3·(2+2)+3·(2+2+3)+4,4·(2+2+3+5)=90 мин.

Для обеспечения допустимой величины вероятности безотказной работы Р(t)=0,8 определим некоторые эксплуатационные показатели.

Параметр потока отказов ω, ч-1, определяется по формуле

           (2.8)

ч-1

Периодичность проведения регламентных работ tРР, ч, определяется по формуле

           (2.7)

ч

Кроме того, необходимо вычислить оптимальный период выполнения регламентных работ ТР опт, ч по формуле

    ,      (2.8)

где Тпр – среднее время выполнения одной профилактики (1,5), ч;

     ΛПО – интенсивность постепенных отказов изделия, обнаруживаемых во время выполнения техобслуживания, ч-1.

Интенсивность постепенных отказов ΛПО, ч-1, рассчитываем по формуле

         (2.9)

ч-1

ч

Одним из важнейших показателей эксплуатационных свойств изделия является коэффициент технического использования КТИ. Он показывает какая доля от всего времени эксплуатации изделия приходится на время его работы. КТИ рассчитывается по формуле

    ,            (2.10)

где tп – время пребывания изделия в исправном состоянии, независимо от того работало оно или находилось в ожидании, ч;

      tТО – общее время, затрачиваемое на техническое обслуживание (без восстановления), ч;

      tв – общее время, затрачиваемое на восстановление (устранение неисправности), ч.

Согласно общего расчета надежности, проведенного в пункте 1.5, принимаем время tП равным 15000 часам, а время tТО согласно формулы 2.8, равным 660 часам. Общее время tВ принимаем равным 1,5 часа. Тогда

КТИ=

В качестве основного критерия оценки эксплуатационных свойств изделия служит коэффициент простоя изделия Кп. Рассчитываем данный показатель по формуле

           (2.11)

Рассчитанное значение КП является показателем высоких эксплуатационных свойств прибора для проверки телефонных аппаратов.

2.3.2 Выбор стратегии технического обслуживания

Технический ресурс стенда для исследования модулей ОВЕН составляет 15000 часов. Наработка каждого из блоков стенда согласно анализу надежности превышает технический ресурс, так наработка самого ненадежного блока составляет 50000 часов, а самого надежного 95000 часов, рассчитанный коэффициент технического использования равен 0,96. Вследствие высокой надежности техническое обслуживание проводить нецелесообразно, так как получаемый эффект увеличения времени не пропорционален затратам на проведение технического обслуживания. Расчет наработок на отказ элементов стенда для исследования модулей ОВЕН позволяет иметь достаточно высокую надежность при эксплуатации без технического обслуживания.

Основанием для выбора и определения стратегии технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) прибора выбираем стратегию ТО и Р по состоянию.

Стенд при данной стратегии ТО и Р эксплуатируется до отказа. Техническое обслуживание, которое проводиться в процессе эксплуатации – это оперативное техническое обслуживание (ОТО), которое включает в себя очистку поверхности корпуса от загрязнений и пыли, проверку целостности корпуса стенда и отсутствие царапин и сколов, проверку крепления элементов коммутации и осмотр шнуров внешних подключений. В случае возникновения неисправности, то есть отказа стенда – произвести ремонт и одновременно с ремонтом полное техническое обслуживание с проверкой работоспособности стенда после ТО и Р.

2.4 Методы поиска неисправностей и ремонт прибора

В случае отказа работоспособность восстанавливается путем проведения ремонтных работ. Для того чтобы найти причину неисправное необходимо четко знать принцип работы стенда, изучить его принципиальную электрическую схему, знать факторы, от которых зависят основные параметры и правильно установить неисправность.

В начале проводится, проверка предохранителя, внешний осмотр корпуса стенда, проверяется целостность соединений разъемов, крепление. После того как убедились, что отказ вызван внутренними неполадками, необходимо приступить к локализации места неисправности и устранению неисправности, то есть к внутреннему осмотру. Проверяется внутренний монтаж на обрыв цепи. Провода внутреннего монтажа не должны иметь нагара, оголенных участков проводника или оплавленных участков изоляции. В обратном случае следует установить причину появления нагара или оплавления и заменить проводник новым. Также следует проверить монтажные колодки и стойки, на которые монтируются элементы, они должны быть чистыми без грязи и ржавчины и не иметь видимых механических повреждений, и состояние самих элементов.

Наиболее характерными визуально-различимыми дефектами радиоэлементов является:

- потемнение или обгорание покрытия резистора;

- обломы выводов конденсаторов, резисторов;

- нарушение контактов в местах пайки;

- вздутие корпусов конденсаторов.

Во всех перечисленных случаях элемент с приведенными признаками следует заменить исправным.

Далее производят проверку электрических параметров радиоэлементов в соответствии с допустимыми значениями.

Эта проверка дает возможность выявить те неисправности, которые не обнаруживаются при внешнем осмотре и измерении сопротивления.

После включения стенда необходимо внимательно следить за его работой. По появившемуся искрению, чрезмерному нагреву или дыму необходимо вовремя обнаружить неисправность и выключить тумблер, обезопасив другие участки схемы от возможных зависимых повреждений.

Если в стенде в течение 1 минуты после включения не появится неисправность, можно приступить к таким операциям, как измерение напряжение и сравнение их с номинальными режимами, в некоторых случаях, когда измерение сопротивлений и напряжений не выявляют картину неисправностей, можно перейти к измерению токов. Устранение неисправностей начинается с изъятия из устройства обнаруженного неисправного элемента. Изъятый элемент внимательно осматривается, а потом либо ремонтируется, либо заменяется исправным.

При обнаружении неисправности следует выяснить и устранить ее причину, а не только заменить вышедший из строя радиоэлемент.

При проведении ремонта стенда требуется постоянный самоконтроль, проверка качества выполняемых работ. Попадание припоя и канифоли в устройство, плохие контакты в пайках, непрочные соединения, слабое крепление деталей – все это может привести к появлению дополнительных неисправностей.

После того, как был произведён ремонт, необходимо проверить работоспособность регулятора. Работоспособность проверяется при непосредственном подключении устройства к сети 220 В 50 Гц.

На основании разработанной программы поиска неисправностей составляем таблицу перечня возможных неисправностей и методов их устранения.

Таблица 2.2

Возможные неисправности

Возможные причины

Методы устранения

1

2

3

При включении тумблера «Сеть» стенд не включается, не работает индикация включения питания

Нет питающего напряжения

Проверить наличие напряжения в сети

Плохой контакт в цепи питания

Проверить целостность контактов гнезда XS1, неисправное заменить

Неисправность предохранителя FU1

Проверить предохранитель ВП1(0,1А/250В) FU1, неисправный заменить

Неисправен тумблер SA1 

Проверить тумблер SA1 МТ3

Неисправна цепь индикации R4, VD1, VD2

Проверить резистор R1 С2-33Н-2,2-22 кОм, диод VD1 Д220Б, светодиод R9005, неисправный заменить

При включении тумблера «СЕТЬ» стенд включается, работает индикация включения питания, цифровая индикация ТРМ не работает

Неисправна цепь питания ТРМ

Проверить подключения контактных проводов. Проверить исправность клемм прибора

Неисправен ТРМ

Обратиться в ремонт

При включении тумблера SA5 «БП04.ВКЛ» микроамперметр не работает.

Блок питания не включен

Проверить наличие напряжения в цепи

Не работает регулятор тока и напряжения

Проверить элементы регулятора. Неисправные заменить.

Не работает микроамперметр

Заменить микроамперметр

Продолжение таблицы 2.2

1

2

3

На индикаторе в режиме РАБОТА при подключенном датчике отображаются Еrr.5

Неисправность датчика

Замена датчика

Обрыв или короткое замыкание линии связи "датчик-прибор"

Устранение причины неисправности

Неверно произведено подключение по 2-х проводной схеме соединения прибора с термопреобразователем сопротивления

Установить перемычку между клеммами 3-4

Неверное подключение датчика к прибору

Проверить по руководству по эксплуатации схему подключения прибора и датчиков

При подключении токового сигнала отсутствует резистор

Подключить к входу прибора нагрузочный резистор

На индикаторе ТРМ210 при наличии токового сигнала отображаются нули

Неверное подключение датчика к прибору

Уточнить схему подключения датчика

После проведения текущего ремонта провести проверку работоспособности стенда.

2.5 азработка методических указаний

В данном дипломном проекте разрабатываются методические указания по дисциплине «Основы автоматики» для проведения лабораторной работы «Исследование измерителя ПИД-регулятора ТРМ210» (Приложение А)./4/11/


3 Экономическая часть

3.1 Расчёт себестоимости прибора

3.1.1 Определение стоимости покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий

Стоимость покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий СПК, руб, определяется по формуле

    ,    (3.1)

где NПКi – количество покупных полуфабрикатов или комплектующих изделий i-ого вида, шт;

     ЦПКi – цена покупных полуфабрикатов или комплектующих изделий      i-ого вида, руб.

Таблица 3.1 – Затраты на комплектующие и полуфабрикаты

Наименование и марка

изделий

Количество на один прибор, шт.

Цена за ед., руб.

Затраты на один прибор, руб.

1

2

3

4

Измеритель ПИД-регулятор

1

210000

210000

Эмулятор печи

1

110000

110000

Блок питания

1

50000

50000

Преобразователь интерфейсов

1

120000

120000

Стабилитрон КС156А

1

150

150

Диод Д311А

2

250

500

Светодиод R9005

1

520

520

Транзистор КТ502

1

240

240

Резистор С2-33-0,125Вт

5

80

400

Резистор МЛТ2-5Вт

1

500

500

Резистор ПП3-40

2

600

1200

Вентилятор

1

8500

8500

Тумблер МТ 3

4

400

1600

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

Тумблер ТП1-2

3

400

1200

Переключатель ПГГ

1

500

500

Держатель предохранителя

1

500

500

Вставка плавкая ВП1-1-0,1А

1

50

50

Гнезда

4

300

1200

Плата печатная

1

200

200

Корпус

1

3000

3000

Винты

10

50

500

Болты

8

60

480

Шайбы

8

30

240

Гайки

8

30

240

Итого

511720

Стоимость сырья и основных материалов, необходимых для сборки прибора, принимаем 2% от стоимости покупных изделий (См). Она составит 10240 рублей.

3.1.2 Транспортно-заготовительные расходы

Транспортно-заготовительные расходы связаны с доставкой сырья, материалов и запасных частей на предприятие Стз, руб, рассчитывается по норме от стоимости сырья и материалов по формуле

   ,     (3.2)

где НТЗ – норма транспортно-заготовительных расходов, в % (2 %).

(руб.)

3.1.3 Расчет затрат на заработную плату производственным рабочим

Заработная плата основных производственных рабочих, приходящаяся на единицу прибора, включает:

– основную заработную плату, рассчитанную согласно сдельным расценкам;

– дополнительную заработную плату (в процентах от основной);

– премию (в процентах от основной заработной платы).

Основная заработная плата производственных рабочих ЗПосн, руб, рассчитывается по формуле

    ,     (3.3)

где Те – трудоемкость сборки единицы прибора, нормо-часов,

     Счi – часовая тарифная ставка i – го разряда, руб.

Часовая тарифная ставка третьего разряда Сч3 =1182 руб

=17730 руб.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих Здоп, руб, рассчитывается в процентах от основной по формуле

    ,     (3.4)

где %Здоп – процент дополнительной заработной платы, в %.

=2470 руб.

Премия П, руб, рассчитывается от суммы основной заработной платы по формуле

    ,     (3.5)

где % Пр – процент премии, в %.

=7100 руб.

Затраты на оплату труда ЗОТ, руб, основных производственных рабочих составят

            (3.6)

ЗОТ=17730+2470+7100=27300 руб.

Таблица 3.2 – Затраты на оплату труда основных производственных рабочих

Наименование работ

Разряд работ

Трудоемкость, н.-ч.

Часовая ставка

Основная ЗП, ЗПосн руб.

Дополнительная ЗП, руб.

Премия, руб.

Затраты на оплату труда, руб.

Монтажно-сборочные работы

3

15

1182

17730

2470

7100

27300

Итого:

-

15

-

17730

2470

7100

27300

3.1.4 Расчет отчислений от заработной платы

Каждое предприятие включает в себестоимость продукции отчисления от заработной платы в фонд социальной защиты населения, размер которых составляет 34 %.

Сумма отчислений в фонд социальной защиты населения ФСЗН, руб, определяется по формуле

   ,     (3.7)

где %ФСЗН – ставка отчислений в фонд социальной защиты населения,       в %.

руб.

3.1.5 Определение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования РСЭО, руб, включают затраты на оплату труда вспомогательных рабочих, затраты на технологическую электро-энергию, амортизацию и ремонт зданий, оборудования, инвентаря, транспортных средств цеха, затраты на вспомогательные материалы. Они исчисляются в процентах от основной заработной платы производственных рабочих по формуле

   ,     (3.8)

где Зосн – основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

%РСЭО – процент расходов по содержанию и эксплуатации оборудования, в %.

руб.

3.1.6 Определение общепроизводственных расходов

В состав общепроизводственных расходов включаются затраты на управление цеха: заработная плата цехового персонала, текущий ремонт, отопление, освещение, уборка зданий и цеховых помещений и д.р.

Также как и РСЭО общепроизводственные расходы ОПР, руб, исчисляются в процентах от основной заработанной платы производственных рабочих по формуле

   ,     (3.9)

где %ОПР – процент общепроизводственных расходов, %.

руб.

3.1.7 Определение общехозяйственных расходов

Общехозяйственные расходы ОХР, руб, направляются на покрытие затрат по обслуживанию общехозяйственных нужд предприятия: аппарата управления, содержание зданий, территории, транспорта, отопления, освещения и д. р., имеющиеся общехозяйственное назначение. Они исчисляются в процентах от основной заработной платы производственных рабочих по формуле

   ,            (3.10)

где %ОХР – процент общехозяйственных расходов, %.

руб.

3.1.8 Определение коммерческих расходов

Коммерческие расходы КР, руб, включают затраты связанные с реализацией продук-ции: упаковка, отгрузка, реклама, сбыт, комиссионные и т. д. Они исчисляются в процентах от производственной себестоимости по формуле

    ,            (3.11)

где Спр – производственная себестоимость прибора, руб.;

      %КР – процент коммерческих расходов, %.

руб.

3.1.9 Отчисления в инновационный фонд.

Отчисления в инновационный фонд ОИФ, руб, рассчитываются по установленной нор-ме от производственной себестоимости по формуле

   ,             (3.12)

где %ОИФ – процент отчислений в инновационный фонд, %.

руб.

3.1.10 Калькуляция полной себестоимости прибора.

Калькуляция – документ, в котором отражаются затраты на производство и реализацию единицы продукции. Расчеты сведены в таблицу 3.3

Таблица 3.3 – Калькуляция себестоимости прибора

Наименование статей затрат

Сумма, руб.

%

1

2

3

1 Сырье и основные материалы

10240

1,5

2 Полуфабрикаты и комплектующие изделия

511720

76,1

3 Транспортно-заготовительные расходы

10440

1,5

ИТОГО: материальные затраты

532400

79,1

4 Основная заработная плата производственных рабочих

17730

2,6

5 Дополнительная заработная плата производственных рабочих

2470

0,4

6 Премия производственным рабочим

7100

1,1

7 Отчисления в фонд социальной защиты населения (35%)

9280

1,4

8 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

26595

3,9

9 Общепроизводственные расходы

16845

2,5

ИТОГО: цеховая себестоимость

612420

91

10 Общехозяйственные расходы

39005

5,8

ИТОГО: производственная себестоимость

651425

96,8

11 Коммерческие расходы

19540

2,9

12 Отчисления в инновационный фонд

1630

0,3

ИТОГО: полная себестоимость

672595

100

3.2 Расчет отпускной цены прибора

Расчет цены прибора производится по методу ориентации на издержки производства. Отпускная цена прибора включает в себя полную себестоимость, прибыль, а также налоги и отчисления в бюджетные и внебюджетные фонды.

Прибыль предприятия для включения в цену П, руб, рассчитывается исходя из рентабельности продукции по формуле

   ,            (3.13)

где ПСС – полная себестоимость единицы продукции, руб;

      R – рентабельность продукции, %.

руб.

Цена прибора Цпр, руб, складывается из полной себестоимости продукции и прибыли, определяется по формуле

                (3.14)

руб.

В цену продукции включаются следующие налоги и отчисления:

- сбор в фонд поддержки производителей сельхозпродукции Отч, руб, (2,0%) рассчитываются по формуле

   ,            (3.15

где Сотч – ставка отчислений в местные фонды, %.

руб.

- налог на добавленную стоимость НДС, руб, (18%) рассчитывается по формуле

               (3.16)

руб.

Сумма всех налогов Н, руб составит

                (3.17)

руб.

Отпускная цена Цотп, руб единицы прибора составит

   ,             (3.18)

где Н – общая сумма налогов, включаемых в цену, руб.

руб.

Таким образом, отпускная цена прибора с округлением 922000 руб./5/11/


4 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной безопасности

4.1 Мероприятия по технике безопасности

При проведении сборочно-монтажных работ на монтажника воздействует очень большое количество различных отрицательных факторов, которые могут привести к получению различных травм или отравлению организма.

К таким травмам или видам отравлений относят: поражение постоянным или переменным током, получение термических ожогов от нагретых паяльников.

4.1.1 К работе на участках ТО и Р допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие предварительное медицинское освидетельствование (с последующим медицинским освидетельствованием 1 раз в 12 месяцев), специальное обучение, инструктаж по технике безопасности и аттестованные по 2 группе электробезопасности.

4.1.2 Для всех работающих обязательно соблюдение правил внутреннего трудового распорядка, выполнение только тех работ, которые разрешены администрацией. Запрещается употребление спиртных напитков, наркотических и токсических веществ, курение в неустановленных местах.

4.1.3 Перед началом работ необходимо пройти инструктаж по охране труда у мастера при выполнении новых видов работ и изменении условий труда.

4.1.4 Обслуживающий персонал должен быть обеспечен верхней спецодеждой, изготовленной из материала удельным сопротивлением 107 Ом. Электрическое сопротивление между каблуком и подошвой обуви должно быть от 106 до 108 Ом.

4.1.5 Рабочее место должно быть освещено в соответствии с требованиями стандартов, т. е. должно обеспечиваться общее и местное освещение.

4.1.6 Рабочее место не должно быть загромождено деталями, инструментом и приспособлениями.

4.1.7 Провод паяльника не должен соприкасаться с острыми металлическими краями и горячими частями паяльника

4.1.8 Рабочие поверхности столов для пайки, а также поверхность ящиков для хранения инструментов и электропаяльников должны покрываться гладким, легкообмываемым материалом.

4.1.9 Во избежание загрязнения поверхностей столов и воздушной среды на рабочих местах расходуемые сплавы, флюсы должны храниться в специально приспособленной посуде.

4.1.10 Хранение материалов, заготовок, деталей и других изделий в неприспособленных для этих целей местах не допускается.

4.1.11 Бензин Б-70, спирт, растворитель хранить только в закрытой металлической посуде специального назначения.

4.1.12 При работе с приборами, которые используются для ремонта, покрытие столов должно быть выполнено из материалов, имеющих удельное сопротивление 106 Ом. На рабочих местах необходимо установить заземление через резистор с сопротивлением 1 МОм, металлический лист сопротивлением 1 МОм размерами 200×300 мм, на котором располагается инструмент, не имеющий питания от сети.

4.1.13 Рабочие участки должны быть оборудованы умывальниками общего пользования, а также специальными бочками с 1%-ным раствором уксусной кислоты или 1%-ным раствором кальцинированной соды.

4.1.14 Для предотвращения воздействия токсичных и отравляющих веществ на участках должна быть предусмотрена общая проточно-вытяжная вентиляция, обеспечивающая концентрацию свинца в рабочей области не более 0,01 мг/м3, а также местная вентиляция на рабочих местах, где проводятся операции обезжиривания, лужения, пайки, очистки флюса.

4.1.15 Рабочие места должны быть оборудованы трубками для подключения к местной вытяжной вентиляции.

4.1.16 Рабочие должны обеспечиваться средствами индивидуальной защиты (резиновыми перчатками, предохраняющими очками, халатами, фартуками и др.).

4.1.17 Во избежание получения термических ожогов предусматривается термоизоляция нагревательных устройств, теплоизоляционные экраны и специальные подставки для паяльников, индивидуальные средства защиты при работе с расплавленными припоями, флюсами, а также при извлечении печатных плат после их сушки из термостата (специальные рукавицы, халаты, фартуки, защитные очки и др.).

4.1.18 Мытье полов и столов на участке работ следует производить после окончания каждой смены.

4.1.19 Влажная уборка и очистка рабочего помещения, металлоконструкций и оборудования должны производиться не реже двух раз в месяц.

4.2 Мероприятия по противопожарной безопасности

4.2.1 Электромонтажник, служащие и ИТР при оформлении на работу проходят вводный инструктаж о мерах пожарной безопасности, совместно с вводным инструктажем по охране труда. Первичный инструктаж проводится на рабочем месте. Повторный инструктаж проходят все работники 1 раз в квартал.

4.2.2 Распоряжением по участку назначается лицо, ответственное за противопожарное состояние вверенного ему участка.

4.2.3 Ответственное лицо обязано:

-обеспечить соблюдение на вверенном ему участке работы установленного противопожарного режима;

-следить за исправностью приборов, отопления, вентиляции, электроустановок, технологического оборудования и принимать немедленные меры к устранению обнаруженных неисправностей, могущих привести к пожару;

-следить за тем, чтобы после окончания работы производилась уборка рабочих мест и помещений, отключалась электросеть, за исключением дежурного освещения;

-обеспечить исправное содержание и постоянную готовность к действию имеющихся средств пожаротушения, связи и сигнализации.

4.2.4 Помещение участка должно постоянно содержаться в чистоте и систематически, не реже одного раза в смену, очищаться от отходов производства.

4.2.5 Использованные ветошь, тряпки и другие обтирочные материалы, горючие производственные отходы, по мере их накопления, необходимо убирать в металлические ящики с плотно закрывающимися крышками и по окончании смены удалять из производственных помещений.

4.2.6 Уборка пола должна производиться по мере необходимости, но не реже одного раза в смену, при помощи опилок, ветоши. Использование для этих целей ЛВЖ запрещено.

4.2.7 Недопустимо выполнение работ на неисправном оборудовании, а также при неисправных или отключенных контрольно-измерительных и защитных приборах.

4.2.8 Участок  должен быть оборудован всеми необходимыми средствами пожаротушения.

4.2.9 Оборудование должно быть заземлено.

4.2.10 Курение допускается в специально отведенных местах, оборудованных урнами для окурков и емкостью с водой.

4.2.11 На участке запрещается:

- хранить материалы в количестве, превышающем сменную потребность;

- оставлять по окончанию работы неубранную готовую продукцию, тару и другие материалы, а также электроустановки под напряжением.

4.2.12 Перед началом отопительного сезона отопительные приборы должны быть проверены и отремонтированы. Неисправные отопительные приборы не должны допускаться к эксплуатации.

4.2.13 Не допускать применение для сушки и отопления помещений самостоятельные нагревательные приборы, электроприборы с открытыми электронагревательными элементами.

4.2.14 Участок оборудовать углекислыми и порошковыми огнетушителями типа ОУ-2, ОУ-5 и ОПС-10, согласно нормативам./6/


5 Мероприятия по экологической защите окружающей среды и энергосбережению

5.1 Мероприятия по экологической защите окружающей среды

Человечество непрерывно совершенствует способы воздействия на природу. Усложняются методы, и увеличиваются масштабы этого воздействия. Развитие технологии часто осуществляется при полном пренебрежении к природе. Инженерно-технологическое решение какой-либо задачи до недавнего времени рассматривало только два параметра: достижение конкретной цели (выпуск необходимой продукции, выработка энергии и др.) и экономический эффект. Такое отношение к технологии складывалось веками, оно исключало из рассмотрения вопросы взаимодействия производства и общества с окружающей средой.

В настоящее время научные интересы ученых и технологов направлены на разработку малоотходных и ресурсосберегающих технологий (в задачи которых входит создание производства с минимальным количеством отходов, вредные воздействия которых не превышают допустимой санитарно-гигиенической нормы), а также на экономное использование природных ресурсов.

Экологизация производства – сложный и длительный процесс. Его первый этап предусматривает усовершенствование технологии, что должно привести к экономии природных ресурсов, сокращению природных выбросов, развитию и модернизации очистных сооружений, минимизации отходов.

В современном обществе резко возрастает роль промышленной экологии. Ее задача на основе степени вреда, наносимого природе индустриализацией, разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды, всемерно развивать и совершенствовать замкнутые, безотходные и малоотходные технологические циклы и производства.

В процессе проектирования участка необходимо предусмотреть экологически безопасные технологические решения, так как они позволяют снизить или полностью исключить выбросы вредных веществ в атмосферу на месте их образования. Этот путь является наиболее эффективным при решении всех экологических проблем.

Кроме создания новых, экологически безопасных технологических процессов, необходимо на стадии проектирования и реконструкции участка предусмотреть замену периодических процессов на более прогрессивные – непрерывные, вредных веществ – на безвредные или менее вредные. А также предварительную очистку сырьевых материалов от вредных примесей, замену сухих методов переработки пылящихся материалов влажными, пламенного нагрева – электрическим, герметизацию оборудования и коммуникаций и т.п.

Атмосфера загрязняется промышленными выбросами, содержащими оксиды серы, азота, углерода, углеводорода, частицы пыли. В водоемы и реки попадают нефть и отходы нефтепродуктов, вещества органического и минерального происхождения, в почвенный покров – шлаки, зола, промышленные отходы, кислоты, соединения тяжелых металлов и другие. Множество разнообразных процессов привело к росту токсичных веществ, поступающих в окружающую среду. Среда обитания человека – окружающая среда, характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на здоровье человека.

Вопросами развития окружающей среды занимается экология – наука о взаимоотношениях живых организмов и их обитания. Рациональное решение экологических проблем возможно лишь при оптимальном взаимодействии природы и общества, обеспечивающем с одной стороны дальнейшее развитие общества, с другой – сохранение и поддержание восстановительных сил в природе, что достижимо лишь при проведении широкого комплекса практических мероприятий и научных исследований по охране окружающей среды.

В настоящее время огромное внимание уделяется мерам по защите окружающей среды при изготовлении и ремонте различного рода устройств. К этим устройствам можно отнести и измеритель частоты пульса, при ремонте и производстве которого используются такие операции, как пайка, промывка, лужение. При выполнении этих операций в окружающую среду выделяются вредные токсичные вещества, приводящие к ее загрязнению. Платы изготавливают комбинированным методом. В качестве реактивов применяют медный купорос, который после фильтрации и соответствующей обработки годен к повторному использованию, при этом растворимая медь с поверхности платы также может повторно использоваться.

Для уменьшения вредных воздействий следует проводить следующие мероприятия:

- обеспечить процент выброса вредных токсичных веществ не превышающий допустимые пределы;

- при работе с химическими веществами необходимо следить за тем, чтобы они не испарялись и были закрыты в герметичной небьющейся таре;

- постоянно производить уборку лабораторий от производственно-бытового мусора и осуществлять сбор отходов в специально отведенные места с последующей сдачей их специальным службам для утилизации;

- для обезжиривания аэрозолей свинца, паров химических препаратов использовать вытяжную вентиляцию с различными видами фильтров, использование которых значительно снижает процент выбросов вредных веществ в атмосферу;

- на территории участка производить посадку зеленых насаждений с целью фильтрации воздуха.

Основная задача по охране окружающей среды – внедрение мероприятий, не требующих значительных капитальных вложений и материальных средств. Среди важнейших составляющих экологической безопасности страны нужно выделить следующие: внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий во всех сферах деятельности, организацию переработки многотоннажных отходов производства и потребления, перепрофилирование ряда предприятий на выпуск газа- и водоочистного оборудования, разработку действенной системы экономического стимулирования природоохранной деятельности.

5.2 Энергосбережение

Проблема энергосбережения стала одной из актуальнейших проблем на данном этапе развития энергетики и всего народного хозяйства . Энергетика Республики Беларусь, будучи одним из базовых секторов экономики, охватывает выработку, преобразование и передачу различных видов энергии и в значительной степени зависит от внешних поставок первичных энергетических ресурсов, импортируемых преимущественно из России. Поэтому, повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание условий для целенаправленного перевода экономики Республики Беларусь на энергосберегающий путь развития является важнейшей задачей.

Основные направления энергосбережения в промышленности:

- структурная перестройка предприятий, направленная на выпуск менее энергоёмкой, конкурентоспособной продукции;

- специализация и концентрация отдельных энергоёмких производств (литейных, термических, гальванических и др.) по регионам;

- модернизация и техническое перевооружение производств на базе наукоемких ресурсо- и энергосберегающих и экологически чистых технологий, например таких как продукция фирмы ОВЕН;

- совершенствование существующих схем энергоснабжения предприятий;

- использование вторичных ресурсов и альтернативных видов топлива, в том числе горючих отходов производства;

- применение источников энергии с высокоэффективными термодинамичес-кими циклами;

- применение эффективных систем теплоснабжения, освещения, вентиляции и горячего водоснабжения;

- расширение сети демонстрационных объектов;

- реализация крупных комплексных проектов, влияющих на уровень энерго-потребления в республике, и её энергообеспеченность и эффективность использования энергии./7/


Заключение

В данном дипломном проекте разработан стенд для исследования модулей ОВЕН, предназначенный для выполнения учащимися лабораторной работы и укрепления своих знаний по автоматике.

В расчетно-теоретической части были разработаны структурная и принципиальная электрические схемы лабораторного стенда, произведен расчет и выбор элементов стенда, а также представлен расчет надежности, который показал, что наработка на отказ – 15000 часов. В конструкторско-технологической части разработана конструкция прибора, произведен анализ надежности, результатом которого стал выбор стратегии технического обслуживания и ремонта.

Разработаны методические указания для проведения лабораторной работы.

В экономической части дипломного проекта произведен расчет себестоимости лабораторного стенда, которая составила 551720 рублей и отпускной цены, которая составила 922000 рублей.

В дипломном проекте разработаны мероприятия по технике безопасности и противопожарной безопасности, а также мероприятия по экологической защите окружающей среды и энергосбережению.

Графическая часть диплома представлена схемой электрической структурной и схемой электрической принципиальной стенда, чертежом печатной платы и сборочным чертежом печатной платы.

При оформлении дипломного проекта использовался текстовый редактор Microsoft Word 2003 и графический Splan 6.0


Список использованных источников

1 Основы автоматики. Пособие для учащихся ССУЗов. / А.И. Бабёр. - Мн: Республиканский институт профессионального образования, 2006.

2 Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / А.В.Баюков, А.А.Зайцев и др.; Под общ. ред. Н.Н.Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1982.

3 Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Дроссели. Коммутационные устройства устройств РЭА. Справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.Л. Ходаренок. - Мн.: Беларусь, 1994.

4 Методическое пособие для расчета эксплуатационных коэффициентов и определения суммарной интенсивности отказов / Козловский Г. А. - Борисов, 1999.

5 Карпей Т.В. и Лученковой Л.С. Экономика, организация и планирование промышленного производства. - 2-е изд., исправленное и доп. – Мн.: Дизайн ПРО,2001.

6 Охрана труда в радио- и электронной промышленности: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп./ С. П. Павлова. – М.: Радио и связь, 1985

7 Маврищев В.В. Основы общей экологии: Учеб. пособие. - Мн.: Высш. шк., 2000.

8 Усатенко С.Т., Каченок Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М.: Издательство стандартов, 1989.

9 ОСТ45.010.030-92 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы.

10 СТП 1.001-2001 Правила оформления пояснительной записки 1 курсового и дипломного проекта.

11 Каталог ОВЕН «Компоненты автоматизации ОВЕН», 2008.


4

Да

Нет

1

3

Да

1

100000

2

1

ет

µА

4

II

I

III

T

Р

2

3

0,8

50000

60000

40000

70000

30000

80000

20000

90000

10000

t, ч

Зона надежной работы

tкр=15000 ч

25000

20000

15000

10000

5000

1

Р

Нагрузка

~220В

 50Гц

SA1

FU1

R1

VD2 

VD1 

~220 В

50 Гц

1

IV

3

4

2

1

Да

Нет

Нет

Да

SA3

0,8

XP1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2305. Теория и история развития художественного образования 213 KB
  Социальная природа художественно-педагогического образования. История развития художеств. образования в древнем мире и средневековье. Советский период художественного образования. Влияние педагогических взглядов П.П. Чистякова на современные тенденции в развитии образовательного искусства в общеобразовательной школе.
2306. Система Mathcad. Основні математичні операції 117.23 KB
  Алгебричні обчислення. Обчислення похідної, первісної, означеного інтегралу. Вирішення нелінійних алгебричних рівнянь. Обчислення систем лінійних алгебричних рівнянь.
2307. Планирование в системе управления деятельностью строительно-монтажных организаций 208.62 KB
  Исходными данными для составления перспективного плана строительно-монтажной организации являются: государственный пятилетний план экономического и социального развития РФ.
2308. Динамика вод Мирового океана, как фактор определяющий биопродуктивность 154.1 KB
  Представления о физической природе течений океанов и морей, их параметрах и свойствах. Классификация течений Мирового океана. Циркуляция вод и промысловое значение Японского моря. Влияние динамики течений на распределение промысловых объектов.
2309. Виды маркетинга в зависимости от разных факторов 134.82 KB
  Виды маркетинга в зависимости от состояния спроса. Развивающийся маркетинг. Стимулирующий маркетинг. Неотделимость услуг от их производителя. Невозможность складирования и транспортировки услуг. Присутствие клиента во время оказания услуги. Принадлежность к той или иной отрасли услуг.
2310. Философия Нового времени 124.65 KB
  Философия Нового времени и её ориентация на науку. Философия Ф. Бэкона. Разработка Бэконовского индуктивного метода познания. Проблема очищения интеллекта от заблуждений. Дуализм Р. Декарта. Дедуктивный метод познания Декарта. Учение о врожденных идеях. Номинализм и материализм Т. Гоббса. Пантеизм Б. Спинозы. Учение о предустановленной гармонии и теория познания Лейбница.
2311. Контроль качества материалов и сварных соединений 991.29 KB
  Металлографический анализ. Классификация видов технического контроля. Энергия излучения. Виды дефектов, встречающихся в основном металле и сварных швах. Магнитные и электромагнитные методы контроля.
2312. Использование нечеткой логики при моделировании и проектировании 736.94 KB
  Membership Function Editor. Пакет Fuzzy Logic Toolbox. Нечеткая логика в программе Simulink. Функции пакета, запускаемые из рабочей области. Нелинейное шумоподавление.
2313. Животные в мире музыки 20.59 KB
  Итак, ребята, я очень рада приветствовать всех вас, пришедших на это мероприятие! Своим присутствием здесь вы показываете, что вы люди творческие, и что музыка не безразлична вам.