Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Есть также два множества, из которых следует сделать выбор:

• множество типовых плат ввода-вывода, каждая из которых характеризуется числом различных каналов по видам (ДУ, ДК, АУ, АК), уровнем этих каналов и протоколом;

• множество плат нормализации и согласования сигналов, каждая из которых также имеет перечисленные выше характеристики.

Из двух этих множеств следует сделать выбор так, чтобы каждый сигнал объекта был связан с ВЯ через цепочку: плата нормализации – плата ввода-вывода, либо, если протоколы и уровень сигналов согласованы - только через плату ввода вывода. Критерием оптимизации при наличие нескольких конкурирующих решений является компромисс между надежностью и стоимостью

Если множество типовых плат ввода-вывода и согласования не дает удовлетворительных решений, следует поставить техническое задание на проектирование необходимых плат.

Таким образом, будет согласован целевой, механический, энергетический и информационный интерфейс всех входящих в технологическую машину подсистем и элементов, все информационные потоки будут замкнуты от объекта на ВЯ и структура технологической машины полностью сформирована по материальным, энергетическим и информационным потокам.

Комплект технической документации ТЗ и ТП на проектирование САУ установки вакуумного обезвоживания приведен в приложении 1.

В приложении 2 приведен перечень, целевой (назначение), механический (габариты и присоединение), энергетический (питание) интерфейс датчиков, используемых в системе. Все датчики следует однозначно подобрать и здесь в нашем распоряжении Internet, каталоги и CD, имеющиеся на кафедре (см. приложение 3).

7. Обобщение результатов, подготовка технического задания и технического предложения на компоненты машины.

Исходные данные при выполнении этой работы содержатся в комплексной принципиальной схеме машины. Прежде всего следует выделить из нее функционально законченные узлы, имеющие четкий целевой, механический, энергетический и информационный интерфейс. Здесь нам КПС окажет неоценимую услугу, поскольку энергетический и информационный интерфейс в ней однозначно описан.

В пояснительной записке должна быть приведена функциональная схема каждого элемента с описанием интерфейсов. Внимательно посмотрите наши первоначальные проработки по подсистемам и окончательный вариант КПС, приведенный в приложении 1 и обратите внимание, сколь существенные изменения мы внесли в процессе работы.

1. ОБОБЩЕНИЯ. МЕТОДИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Мы рассмотрели конкретный пример проведения начальных этапов проектирования, выдачи ТЗ и ТП по установке вакуумного обезвоживания. Это не пример проекта, а пример конкретной разработки. Проведем обобщения проделанных работ с учетом всего многообразия объектов проектирования.

Параллельно Вам читается курс лекций по проектированию, я не буду здесь повторять их содержание, а приведу лишь короткие тезисы и постараюсь обратить Ваше внимание на самое основное.

Начинать нужно с главного. Сначала следует выбрать основные целевые функции САУ, процессы для их реализации и ресурс для запуска каждого из процессов. Триада вопросов: для чего делать, что делать и как делать? Ресурсы, которые будут использоваться в целевых процессах и без которых не обойтись могут Вам понадобиться при реализации сервисных функций и функций коррекции цели. А тогда они не внесут дополнительной стоимости и могут быть реализованы только на программном уровне.

Не пренебрегайте консультациями. Обсуждение решаемых Вами вопросов, причем не только с руководителем проекта, но и с руководителем инженерного практикума с коллегами по работе просто необходимо. В одиночку за неделю, даже круглосутосуточной, работы этот проект не сделать. Обрабатываемая Вами информация слишком объемна, чтобы она обобщилась, отстоялась и структурировалась просто необходимо время на осмысление.

Я веду проект по САУ уже более 15 лет, методы и средства ведения работы во многом изменились за этот период, но укрупненно мы повторяем тот же алгоритм.

Этап 1. Анализ директивной технологии и деление ее на отдельные процессы.

Процесс и операция: сходство и различие. Функции машины: основные целевые, сервисные функции и функции коррекции цели. Способы описания работы: циклограммы, автоматные графы, блок-схемы алгоритмов: преимущества и недостатки.

Основы процессного подхода: события, действия, кванты процессов.

Длительность кванта, период квантования. Степень загрузки ресурса.

Типовой квант процесса управления, постарайтесь выделить кванты в приведенных в Приложении 1 алгоритмах управления. Этот этап работ фактически не проводился в рассмотренном нами примере. Здесь только одна операция – сушка и деление на процессы не вызвало особых затруднений. У Вас ситуация в этом плане может быть сложнее. Даже если Вам не все процессы ясны, начинайте работать, потом ресурсы все равно во многом уточнят и изменят процессы.

Этап 2. Локальный анализ процессов.

Выбор и уточнение критериев начала, режимов проведения и критериев окончания. Выбор управляющих и управляемых переменных. Подбор ресурсов по каждому из процессов и анализ их выполнимости. Наброски КПС. Подбор датчиков, исполнительных механизмов САУ - чрезвычайно важный и ответственный этап проектирования. Он также начинается на этом этапе. Мощнейший источник информации по датчикам - Internet. В перечне литературы есть список некоторых сайтов, откуда Вы сможете почерпнуть нужную информацию. Наверняка вы сможете его пополнить, это только первая зацепка. Очень эффективно задавать интересующие Вас вопросы поисковым серверам. Я часто начинаю с mail.ru или yandex.ru, затем выхожу на отраслевые поисковые серверы, добираясь до непосредственных изготовителей и стараясь избежать посредников. Отражайте дерево поиска в пояснительной записке.

Этап 3. Глобальный анализ и сшивка процессов.

Уточнение КПС и процессной модели. При глобальном анализе из множества различных вариантов процессов выбирается их наиболее рациональная совокупность.

Критерии отбора:

• обеспечение требуемых параметров (критерий обеспечения качества);

• экономичность (минимальная стоимость ресурсов и их эксплуатации);

• совместимость по параметрам;

• единство используемого ресурса при отсутствии его перегрузки.

Проверка совместимости процессов. Параллельно протекающие процессы должны быть совместимы по средам их протекания, управляющим переменным процессов.

Этап 4. Агрегатирование ресурсов по процессам.

Этот этап работ в рассматриваемом примере практически не проводился, поскольку в машине реализована непрерывная технология.

Кратко напомню содержание лекционного курса САУ применительно к этому этапу. Подход к агрегатированию ресурсов по процессам - по разному агрегатировать можно не только технологию в целом, но и ее отдельные процессы. Переключение единого ресурса по ряду параллельно протекающих процессов и повышение коэффициента загрузки этого ресурса – основная идея последовательного агрегатирования. Напомню пример с процессом отпая линии вакуумной обработки. Целевые механизмы процесса агрегатированы параллельно, а система их энергопитания последовательно, причем процесс отпая разбит на два, предварительный нагрев, мощный нагрев и проплавление штенгеля, отжиг, три шины и три блока питания на всю линию.

Синхронная и асинхронная организация взаимодействий в машине и структурные схемы для их реализации. Карусельные машины, конвейерные машины с жесткой межагрегатной связью, конвейерные машины с гибкой межагрегатной связью (накопителями), магистральные машины. Примеры реализации.

Гибкая асинхронная связь: уменьшение времени и повышение качества обработки. Но конструктивно жесткая связь проще. Примеры магистральной компоновки линии вакуумной обработки.

Этап 5. Построение КПС механики.

Этот этап достаточно полно иллюстрирован рассмотренным примером. Прикинули отдельные подсистемы и схемы (гидравлическую, пневматическую, кинематическую и др.), затем объединяем их вместе. Здесь стандартная ошибка и трудность: помните схема – это не чертеж. Не старайтесь имеющиеся чертежи переделать в схемы, а по чертежам рисуйте их, так в конечном итоге будет быстрее и лучше. Простые схемы, хорошо отражающие принцип действия элементов машины и машины в целом (целевой интерфейс) с выделенными входами материальных, энергетических и информационных потоков – основа успешного построения КПС. Все материальные, энергетические и информационные входы и выходы элементов должны быть помечены стрелками (см. пример в приложении). Каждому из потоков должно быть присвоено имя. Выбор этих имен должен быть проведен достаточно серьезно, это имя должно быть сквозным и единым в ресурсной и процессной модели, это облегчит Вам в дальнейшем работу над управляющей программой и ее отладку. КПС должна быть дополнена таблицей привязки и перечнем элементов. Эти таблицы размещают на листе рядом со схемой, либо, как в приведенном примере, оформляют отдельно, добавляя в конце к идентификационному номеру документа ПЭ (перечень элементов) или ПС (перечень сигналов для таблицы привязки).

Этап 6. Построение КПС системы энергообеспечения и системы управления.

Последовательно просматриваются все энергетические потоки на КПС механики и предусматриваются ресурсы системы энергообеспечения (СЭО) для выдачи этих потоков энергии. Заполняется таблица привязки и перечень элементов. Сформированы требования к энергетическому и информационному интерфейсу, осталось уточнить требования к механическому интерфейсу элементов СЭО. Решить, где и как мы расположим отдельные элементы СЭО:

• в каркасе установки,

• как настольные блоки,

• в отдельной стойке.

Это мы сделаем позже, после составления КПС САУ, когда будут сформированы остальные электронные блоки и компоненты машины.

Этап 7. Детализация САУ. Принятие решения по архитектуре САУ.

Прежде всего, нужно принять решение о виде СУ: синхронная механическая, пневмо-механическая или электропневмомеханическая система; синхронная или асинхронная контактнорелейная схема; электронная система с жесткой логикой; система со штеккерной панелью (хотя такой вариант сейчас практически не применяют); микропроцессорная САУ. Решение принимается исходя из количества информационных сигналов, сложности алгоритмов их обработки. Детально архитектурное построение САУ см. в курсе лекций. Здесь приведу то, что вы должны знать и учитывать, принимая решение.

1. Проектирование центральных и узловых контроллеров.

   1. Платформа IBM PC, как основа контроллеров: история и тенденции развития, архитектура, набор шин. Архитектура промышленных контроллеров. Подход к конструированию аппаратной части и разработке программного обеспечения. Системы реального времени: требования и обзор возможностей, проблемы надежности программного обеспечения и защиты от программных сбоев.

   2. Шина ISA, протоколы обмена, карта памяти, распределение ресурсов, аппаратное и программное обеспечение подключения периферийных модулей (устройств связи с объектом управления) к шине. Набор периферийных модулей и их типовой функциональный состав: контроллер шины, управляющие регистры и регистры обмена, функциональная и интерфейсная часть.

   3. Типовые платы дискретного обмена: функциональный состав, ресурсы, программная и аппаратная инициализация обмена, интерфейс связи с шиной и объектом, типовое программное обеспечение.

   4. Типовые платы аналогового обмена: функциональный состав, ресурсы, программная и аппаратная инициализация обмена, интерфейс связи с шиной и объектом, типовое программное обеспечение.

   5. Типовые коммуникационные платы, организация управляющих сетей, организация человеко-машинного интерфейса (MMI). Типовое программное обеспечение MMI.

   6. Выбор и проектирование корпусов, источников питания и вспомогательных периферийных модулей.

2. Проектирование локальных микроконтроллеров. Основные подходы и рекомендации по выбору платформы.

2.1. Однокристальные микроконтроллеры семейства MCS-51. Устройство, карта памяти, система команд, система прерываний, реализация дискретного и аналогового управления и контроля.

2.2. Организация программного обеспечения: методы разработки и отладки, обеспечение надежности. Типовые супервизорные схемы и примеры их использования.

2.3. Портовая и шинная архитектура контроллеров, рекомендации по выбору и примеры аппаратной реализации

Этап 8. Подбор средств сопряжения с объектом. Проектирование линий связи с объектом.

Этот этап не должен вызвать у Вас затруднений. Пользуйтесь материалами лекций, имеющимся на кафедре каталогом средств сопряжения с объектом фирмы Advantech и Octagon, CD и Internet. В этом семестре Мы подробно изучим аппаратное построение и программную поддержку типовой аналогово-цифровой платы связи с объектом.

Проектировать линии связи с объектом Вы также должны уметь. Посмотрите соответствующий раздел лекций прошлого семестра, вспомните расчет оптронных развязок.

Этап 9. Разработка принципиальной электрической схемы.

Этот раздел в приведенном примере не освящен. Просто такая цель и не ставилась. Разрабатывать и конструировать нестандартные средства связи с объектом будут профессионалы исходя из поставленного технического задания на САУ. Это блок ключей в структурной схеме электроавтоматики (лист 3 КПС).

Но разработать такие ключи в Ваших силах. Вспомните материалы лекций:

Ключевые схемы. Выбор типа: ключи на тиристорах, симисторах, полевых и биполярных и IGBT-транзисторах.

Характеристики

Список файлов книги