МЕТА ТА ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ.
ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
З ДИСЦИПЛІНИ “ АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ БУДІВНИЦТВА ТА ПРОМИСЛОВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ І ВИРОБІВ”
для студентів спеціальності 7.092501
“Автоматизація технологічних процесів та виробництв”
денної та заочної форм навчання
Київ 2010
УДК 681.513.674
Методичні вказівки до виконання курсових проектів
з дисципліни “Автоматизація технологічних процесів будівництва та промисловості будівельних матеріалів і виробів” для студентів спеціальності 7.092501 “Автоматизація технологічних процесів та виробництв”.
-К.:КНУБА, 2010.-44с.Укр. мовою.
/Укладачі:
Скіданов Володимир Михайлович, д.т.н., проф.,
Самойленко Микола Іванович, ас.
Рецензент: доцент Ярас В.І.
Відповідальний за випуск С.В. Іносов, к.т.н. доцент
Затверджено на засіданні кафедри автоматизації технологічних процесів, протокол №9 від 19 квітня 2010р.
ЗМІСТ
Загальні положення … …………………………………….........4
1. Мета та завдання курсового проектування..............................4
2. Вибір теми курсового проекту..................................................5
3. Об’єм та зміст курсового проекту.............................................9
3.1. Зміст пояснювальної записки........................................8
3.2. Зміст практичної частини..............................................12
3.3. Оформлення пояснювальної записки...........................14
3.4. Оформлення графічної частини проекту.....................17
4. Порядок роботи над курсовим проектом та його захист........18
5. Додатки........................................................................................19
6. Література....................................................................................42
Загальні положення.
В методичних вказівках приведені структура пояснювальної записки та зміст графічної частини курсового проекту, а також приблизний перелік тем проектів і список рекомендованої літератури.
Особливу увагу приділено використанню мікропроцесорних систем для автоматизації технологічних процесів в будівництві та промисловості будівельних матеріалів. У додатках приведені приклади структурних, функціональних та інших схем систем управління і їх окремих вузлів на базі мікро-ЕОМ, приклади реалізації схем алгоритмів та програм управління технологічними процесами в будівельній індустрії.
Вказівки написані згідно з вимогами до оформлення науково-технічних звітів, які необхідно виконати при оформленні курсових проектів. Тому, користуючись вказівками, студенти одночасно мають приклади розподілення матеріалу на розділи і підрозділи, оформлення малюнків, таблиць, додатків тощо.
МЕТА ТА ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ.
Мета курсового проектування - поглибити і закріпити знання з курсу, оволодіти навичками та вмінням, необхідними при розробці систем автоматичного та автоматизованого управління технологічними процесами в будівництві та промисловості будівельних матеріалів.
При виконанні курсового проекту студенти повинні засвоїти методи проектування систем автоматизації технологічних процесів, виявити творчі здібності, показати вміння застосовувати на практиці теоретичні знання, здобуті з курсу “Автоматизація технологічних процесів будівництва та промисловості будівельних матеріалів і виробів” та інших спеціалізованих курсів, а також вміння користуватись літературними джерелами: довідниками, каталогами, стандартами тощо.
В процесі курсового проектування студенти набувають навички застосування теоретичних знань при рішенні задач розробки, монтажу та експлуатації як локальних пристроїв, так і автоматичних систем управління технологічними процесами в цілому.
Необхідно критично аналізуючи результати огляду літературних джерел, а також матеріали, отримані в період проходження конструкторсько-технологічної практики, знаходити оптимальні рішення, засновані на сучасних досягненнях науки та техніки. Якщо можливо, необхідно експериментально перевіряти отримані результати шляхом виготовлення і випробування окремих вузлів та пристроїв в лабораторії автоматизації технологічних процесів кафедри АТП.
Курсові проекти, що мають прогресивні рішення, можуть служити основою для дипломного проектування. Їх матеріали можуть бути використані у наукових доповідях, при оформленні заявок на отримання патентів і в інших формах науково-дослідної роботи.
2. ВИБІР ТЕМИ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ.
Темою курсового проекту може бути задача автоматизації будь-якого технологічного процесу підприємств будівельної індустрії або технологічного процесу підприємств промисловості будівельних матеріалів.
Тему студенти вибирають згідно з одержаним у керівника проекту варіантом по таблиці 2.1. При виконанні проекту необхідно вміло використовувати матеріали лекцій, прочитаних по курсу “Автоматизація технологічних процесів в будівництві та промисловості будівельних матеріалів” та літературні джерела, в котрих розглядаються основні проблеми автоматизації конкретного технологічного процесу, можливі варіанти технічних рішень тощо.
В графі 4 табл.2.1 приведені основні літературні джерела, що містять матеріал по заданій темі. При роботі над проектом студент повинен грамотно проводити пошук необхідної інформації у літературних джерелах і включити усі необхідні джерела у список літератури.
Рекомендується, по можливості, використовувати сучасні технічні рішення та сучасні технічні засоби автоматики при вирішенні інженерних проблем, посилатись на сучасні розробки в галузі автоматизації технологічних процесів.
Таблиця 2.1
ПЕРЕЛІК ТЕМ КУРСОВИХ ПРОЕКТІВ
| №№ | Найменування комплексної теми | Найменування тем курсових проектів | Рекомендована література |
| Автоматизація управління завантаженням витратних бункерів бетонозмішувального відділення | 1.Навантаження бункерів інертними матеріалами з допомогою мережі конвеєрів 2.Навантаження бункеру цементом пневмотранспортом | [1-4; 8; 17; 23; 27; 30] | |
| Автоматизація управління обладнанням складу цементу | 1.Автоматизація технологічного процесу завантаженням цементу 2.Автоматизація технологічного процесу перекачки цементу 3.Автоматизація технологічного процесу видачі цементу | [1-4; 7; 8; 17; 23; 27] | |
| Автоматизація управління обладнання складу наповнювачів | 1.Автоматизація процесу навантаження витратних бункерів 2.Автоматизація видачі інертних матеріалів у бетонозмішувальне відділення і автотранспорт 3.Автоматизація обліку та контролю роботи технологічного обладнання 4.Автоматизація сушки та нагрівання матеріалів на складах | [1-8; 23; 25; 27] | |
| Автоматизація поточних технологічних ліній дробально-сортувальних систем | 1.Регулювання завантаженням дробарка 2.Автоматизація поточно транспортних систем відділення дробування та сортування | [1; 4; 8; 23; 27; 9] | |
| Автоматизація управління процесом приготування бетонних та розчинних сумішей з використанням дозаторів та змішувачів безперервної дії | 1.Автоматизація управління дозатором безперервної дії з вібро- і шнековим подавачами 2.Автоматизація управління процесом багатокомпонентного дозування 3.Автоматизація обліку витрат компонентів та бетонної суміші | [1-4; 7; 16; 23; 30] [1-3; 7-9; 23; 29] [1-3; 7; 8; 13; 23; 29] | |
| Автоматизація управління процесом приготування бетонних та розчинних сумішей з використанням дозаторів та змішувачів дискретної дії | 1.Автоматизація процесу набору дози з прогнозом вибігу процесу формування 2.Автоматизація процесу набору дози з адаптацією коефіцієнтів прогнозуючої формули 3.Автоматизація процесу дозування води та додатків 4.Автоматизація процесу приготування багатокомпонентних сумішей 5.Автоматизація управління змішувачем гравітаційної дії 6.Автоматизація управління змішувачем примусового змішування за заданим інтервалом часу 7.Автоматизація управління змішувачем примусової дії по потужності, що споживається електричним двигуном 8.Автоматизація управління змішувачем примусового змішування за електропровідністю суміші 9.Автоматизація процесу замовлення бетонної суміші та поставки її споживачу 10.Автоматизація управління устаткуванням бетонозмішувального вузла | [1-3; 7; 8; 13; 23;29] [1;2;6-8; 12;23;27] [2;3;6-8; 11; 12;23] [1;2;9;12; 13;23;27] [1-3;6-8; 11;13;23;27] [1-3;6-8;13; 23; 29] [1-3;6-8; 13; 23; 30] [1-3; 6-8; 13; 23; 30] [1;6;8;13; 17;23;27] [1-3; 6; 8; 17; 23; 27] | |
| Автоматизація виробництва арматурних сіток і каркасів | 1.Автоматизація управління зварювальною машиною 2.Автоматизація управління лінією по виробництву арматурних сіток | [1-4;6-8; 14;24;29;30] [1;4;6-9; 23;24;30] | |
| Автоматизація процесів формування і ущільнення | 1.Автоматизація процесу формування багатопорожнистих панелей 2.Автоматизація процесу виробництва труб методом центрифугування 3.Автоматизація процесу виробництва труб методом радіального пресування | [1;4;6-8; 11;23;30] [1;4;6-8; 11;23;27;30] [1;4;6-8;11; 23;27;30] | |
| Автоматизація процесу тепло-вологої обробки виробів з бетону та залізобетону | 1.Автоматизація пропарочної камери ямного типу 2.Автоматизація вертикальної камери постійної дії 3.Автоматизація касетних установок 4.Автоматизація процесу тепловологої обробки виробів з використанням методу температурно-часового еквіваленту 5.Автоматизація тепловологої обробки виробів у автоклавах | [1;6-8;10; 16] [1;6-8;10; 16;23;27;30] [1;6-8;11; 16;22;23;27] | |
| Автоматизація вібропрокатного стану Козлова | 1.Автоматизація управління приводом формуючої стрічки 2.Автоматизація приготуванням бетонної суміші | [1;6-9;11; 16;22;23;27;30] | |
| Автоматизація систем кондиціонування повітря | 1. Автоматизація приточного кондиціонеру з регулюванням температури повітря у приміщенні. 2. Автоматизація приточного кондиціонеру з регулюванням вологості повітря у приміщенні. 3. Автоматизація кондиціонування повітря у розподіленому об’єкті (готель, адміністративна будова, тощо). | [1;6-8;10; 16] | |
| Автоматизація насосних станцій | 1.Автоматизація управління насосним агрегатом подачі води в мережу 2.Автоматизація управління групою насосних агрегатів | [1;6-8;10; 16] |
3.ОБ¢ЄМ ТА ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Курсовий проект має розрахунково-пояснювальну записку обсягом біля 40 сторінок формату А4 (210х297мм) і до чотирьох листів креслень формату А1. Зміст записки та графічної частини вказують в завданні на курсове проектування і уточнюють в процесі роботи над проектом.
3.1.Зміст пояснювальної записки
Пояснювальна записка – основний текстовий документ проекту; вона має опис системи автоматичного або автоматизованого управління технологічним процесом, а також обґрунтування прийнятих технічних та техніко-економічних рішень.
Структура пояснювальної записки:
· титульний лист;
· завдання;
· зміст;
· вступ;
· основна частина;
· висновки;
· список використаних джерел;
· додатки.
В змісті вказують перелік структурних розділів пояснювальної записки, починаючи зі вступу, номеру розділів, підрозділів та пунктів основної частини.
У вступі відмічають актуальність вибраної теми, викладають новизну запропонованих в проекті рішень, вказують об’єм проекту та коротко розкривають зміст розділів та підрозділів.
В основній частині приводиться детальний опис прийнятих технічних рішень, приводяться розрахунки, графіки, таблиці, тощо. Основна частина розбивається на розділи та підрозділи. Приблизний зміст основної частини такий:
· Опис та аналіз технологічного процесу як об’єкта автоматизації.
· Обґрунтування та вибір комплексу технічних засобів для побудування системи управління.
· Опис функціональних підсистем системи управління та вибір способу їх реалізації та взаємодії.
· Аналіз необхідної динаміки функціонування системи і вибір алгоритмів керування.
· Розробка окремих пристроїв та вузлів системи управління (щити, пульти, мнемосхеми, регулюючі органи, перетворювачі тощо.)
Розділ 1 присвячують вивченню і аналізу технологічного процесу, як об’єкту автоматизації, будують його математичну модель. Необхідно визначити простір стану процесу, вхідні та вихідні параметри, описати процес в термінах передаточних функцій, графіків переходів, структурних схем або на мові динамічних систем. Також обґрунтувати мету управління, вибрати критерії якості і показати шляхи досягнення мети проекту.
У розділі 2 слід аргументовано вибрати комплекс технічних засобів автоматики; визначити типи і місце встановлення датчиків, регулюючих органів, щитів, пультів, пристроїв управління та інших вузлів системи, вибрати її структуру. З урахуванням дешевизни мікропроцесорних пристроїв і їх високих функціональних можливостей мікропроцесорний варіант реалізації системи слід розглядати як основний. При цьому можливо використовувати методи вибору типів мікропроцесорних засобів, викладені в [6;7;13], та ін. Закінчується розділ побудовою функціональної схеми автоматизації, котра зображається на першому листі графічної частини.
Здебільшого система автоматики виконує ряд функцій (облік, контроль, сигналізація відхилень, та інші). Вони можуть бути реалізовані або програмно, або схемно. Декомпозицію задачі управління на підзадачі та опис реалізованих функцій виконують в розділі 3.
Однак, основна функція систем автоматики – керуюча, тому слід основну увагу приділити задачі керування.
В розділі 4 за результатами аналізу технологічного процесу слід визначити тип системи (логіко-програмного управління та ін.), скласти математичну модель контуру управління. Далі, на основі цієї моделі, необхідно скласти або вибрати алгоритм управління.
Для складання алгоритму управління використовують методи синтезу комбінаційних та послідовних схем, теорію автоматичного регулювання і управління. Закінчується розділ 4 описом вибраного алгоритму.
В розділі 5 розробляють окремі нестандартні пристрої і вузли системи. Зміст цього розділу багато в чому залежить від вибраної теми і уточнюється на консультаціях з викладачем.
Рішення, прийняті у курсовому проекті, повинні бути обґрунтовані шляхом порівняння різних варіантів на основі їх техніко-економічних показників. На етапі вибору комплексу технічних засобів рекомендується враховувати економічну ефективність, завадостійкість і надійність систем автоматики.
При аналізі функціонування системи і вибору алгоритмів управління необхідно використовувати методи теорії автоматичного регулювання і управління, теорії оптимального та адаптивного управління [12;15] та ін. Складні системи досліджують чисельним моделюванням на ЕОМ. Тип мікропроцесорних засобів або міні-ЕОМ слід вибирати на основі порівняння еталонних програм та техніко-економічних показників. Якщо у роботі використані програми для ЕОМ, їх тексти на вхідній мові необхідно привести у пояснювальній записці.
При розробці окремих пристроїв та вузлів системи управління необхідно використовувати методи теорії електричних кіл, промислової електроніки, електричних машин та ін.
В кінці проекту необхідно привести короткі висновки за результатами виконаного проекту.
Список використаної літератури повинен включати в себе учбові посібники, статті, монографії, звіти про науково-дослідні роботи та ін. Цей список характеризує глибину вивчення вибраної теми, вміння студента використовувати існуючі джерела науково-технічної інформації. Тому вказаний список повинен бути достатньо повним.
До додатків слід включати звіт про патентні дослідження, якщо вони проводились при виконанні курсового проекту, документи, що підтверджують практичне використання, впровадження, економічну ефективність розробок та ін. Наявність цього розділу в курсовому проекті не обов’язкова.
3.2.Зміст графічної частини
Графічна частина повинна мати різноманітні типи креслень, з таким приблизним переліком:
1) Структурна схема системи управління або її окремого вузла.
2) Функціональна схема системи автоматизації.
3) Принципова електрична схема окремого пристрою або вузла.
4) Схема з’єднань окремого пристрою або вузла.
5) Схема алгоритму програми реалізації одної з функцій або програми числової моделі.
6) Зовнішній вигляд щита, пульта системи автоматизації або мнемосхеми технологічного процесу.
7) Часові діаграми, графіки перехідних процесів, розрахункові та експериментальні криві.
СТРУКТУРНА СХЕМА (дод.2) відображує укрупнену структуру окремих пристроїв та системи управління в цілому, а також взаємозв’язок між пунктами контролю і управління об’єктом. На структурній схемі наводять всі основні функціональні частини (як правило, у вигляді прямокутників) і основні взаємозв’язки між ними.
ФУНКЦІОНАЛЬНА СХЕМА (дод.3) зображує функціонально-блокову структуру окремих вузлів автоматичного контролю, сигналізації, управління і регулювання технологічного процесу та вказує на оснащення об’єкту управління приладами та засобами автоматизації.
ПРИНЦИПОВА СХЕМА (дод.4) містить повний збір елементів, модулів, допоміжної апаратури та зв’язки між ними, які входять в окремий вузол автоматизації, і дає повну уяву про його роботу. Принципові схеми є основою для розробки схем зовнішніх з’єднань електричних щитів та пультів автоматизації.
СХЕМА З’ЄДНАНЬ вказує на зовнішні електричні та трубні зв’язки між вимірювальними пристроями і засобами одержання первинної інформації з однієї сторони, а також щитами та пультами автоматизації – з другої. На схемі з’єднань також зображають допоміжні елементи і, в необхідних випадках, шафи силового електрообладнання.
СХЕМИ АЛГОРИТМІВ (дод.5) є укрупненим структурним записом програмного забезпечення. В проекті може бути приведений алгоритм реалізації однієї чи кількох задач керування. Доцільно будувати структуровані алгоритми: програма в цілому та алгоритми підпрограм, що виконуються в складі основної програми.
КРЕСЛЕННЯ ЩИТІВ ТА ПУЛЬТІВ системи автоматизації вказують на розміщення засобів контролю та управління технологічним процесом, контрольно-вимірювальних приладів, сигналізації, апаратури управління, автоматичного регулювання, захисту, блокування, ліній зв’язку між ними, тощо.
Щоб полегшити роботу оператора при управлінні складним технологічним процесом, на щитах та пультах зображають МНЕМОНІЧНІ СХЕМИ, які в процесі управління є одним із джерел інформації про поточний стан об’єкту, характер і структуру технологічних процесів. Зовнішній вигляд мнемосхеми також може бути зображений на листах графічної частини.
ЧАСОВІ ДІАГРАМИ, графіки перехідних процесів, розрахункові та експериментальні криві можна зображати на листах графічної частини, якщо вони громіздкі і їх незручно розмістити у пояснювальній записці. Рішення про оформлення цих матеріалів приймається на консультації разом з керівником проекту.
3.3. Оформлення пояснювальної записки.
При оформленні пояснювальної записки необхідно дотримуватись вимог стандартів [4;17;31]. Сторінки тексту пояснювальної записки та включені до неї малюнки, таблиці та роздруківки програм повинні відповідати формату А4 за ГОСТ 9327. Дозволяється використати формат А3.
Пояснювальну записку пишуть від руки на одній стороні листа білого паперу. Дозволяється використовувати друкарські і графічні пристрої ЕОМ. У цьому випадку висота літер і чисел повинна бути 14пгт, міжрядковий інтервал одинарний.
Текст записки треба оформлювати, дотримуючись таких розмірів полів: ліве – не менше 30 мм, праве – не менше 10 мм, верхнє – не менше 15 мм, нижнє – не менше 20 мм, використання рамок на листах не обов’язкове.
Текст основної частини записки поділяють на розділи, підрозділи та пункти. Кожний розділ треба починати з нової сторінки. В межах пояснювальної записки розділи повинні мати наскрізну нумерацію арабськими числами з крапкою. Вступ та висновок не нумерують. Підрозділи нумерують арабськими числами в межах кожного розділу. Номер підрозділу має: номери розділів і підрозділів, відокремлених крапкою, наприклад, “3.1.2.” (другий пункт першого підрозділу третього розділу).
Сторінки пояснювальної записки нумерують арабськими числами. Титульний лист також входить в загальну нумерацію. На ньому номер сторінки не ставлять, наступні сторінки нумерують у правому нижньому куті.
Ілюстрації (таблиці, схеми, креслення, графіки), котрі знаходяться на окремих сторінках, включають в загальну нумерацію.
Ілюстрації (окрім таблиць), зазначають словом “рис.” і нумерують послідовно арабськими числами в межах розділу. Номер малюнка (за виключенням таблиць) повинен складатися з номеру розділу і порядкового номеру ілюстрації, відокремлених крапкою, наприклад, “рис.1.2” (другий малюнок першого розділу).
Таблиці нумеруються послідовно в межах розділу. У правому верхньому куті таблиці над відповідним заголовком розміщують напис “Таблиця” з вказівкою номера таблиці. Номери таблиць повинні мати: номери розділів та порядкові номера таблиць, відокремлених крапкою, наприклад, “Табл.1.2” (друга таблиця першого розділу).
При переносі таблиці на наступну сторінку пишуть слово “Продовження”. Якщо в пояснювальній записці декілька таблиць, після слова “Продовження” вказують номер таблиці, наприклад, “Продовження табл.1.2”.
Формули в пояснювальній записці нумеруються арабськими числами в межах розділу. Номер формули має: номер розділу та порядковий номер формули в розділі, відокремлені крапкою. Номер вказують з правої сторони формули у круглих дужках, наприклад, (3.2) (друга формула третього розділу).
Вище й нижче кожної формули треба залишати не менше одного вільного рядка.
Експлікацію треба виконувати безпосередньо під формулою у тій же послідовності, в котрій величини були дані в формулі. Перший рядок експлікації починають зі слова “де” без двокрапки.
Необхідно звернути увагу на правильність оформлення посилань на літературу. Посилання в тексті на літературні джерела дозволяється наводити у підрядковому коментарі або вказувати порядковий номер по списку у квадратних дужках. Наприклад, [5] (джерело номер 5 за списком літератури).
При посиланнях на ілюстрації вказують порядковий номер ілюстрації, наприклад, рис.1.2 (рисунок 2 розділу 1).
Посилаючись на формули, вказують порядковий номер формули в дужках, наприклад, “...у формулі (2.1)”.
На всі таблиці слід давати посилання в тексті, при цьому слово “Таблиця” в тексті пишуть повністю, якщо вона не має номеру, і скорочено - якщо має номер, наприклад, “... у табл.1.2”.
У повторних посиланнях на таблиці та ілюстрації треба вказувати скорочено слово “дивись”, наприклад, “див. табл.1.3”. При наявності додатків у курсовому проекті їх нумерують послідовно арабськими числами, наприклад, ДОДАТОК 1, ДОДАТОК 2 і та інше.
3.4. Оформлення графічної частини проекту
Графічна частина проекту може бути виконана як олівцем на папері для креслення, так і з використанням графічних пакетів персонального комп’ютера (AutoCad, Компас чи інші). При зображенні елементів схем слід дотримуватись вимог ГОСТ незалежно від способу виконання креслень. Мінімальні розміри креслень повинні відповідати значенням, вказаним в табл.3.1.
Таблиця 3.1
| Значення форматів | Мінімальні розміри паперу для креслень | Розміри основного формату, | |
| Основні | Припустимі | мм | мм |
| А1 | 610 х 857 | 594 х 841 | |
| А2 | 430 х 610 | 420 х 594 | |
| А3 | 313 х 436 | 297 х 420 | |
| А4 | 226 х 313 | 210 х 297 |
Мінімальні розміри паперу для креслення допоміжних форматів визначаються збільшенням розмірів основного формату на 16 мм.
Контурну лінію слід наносити на відстані 5 мм від лінії обрізку копії в напрямку поля креслення для форматів А3 та А 4 та на відстані від 5 до 10 мм - для інших форматів. Товщина лінії не менше 0.7 мм.
Основний напис для креслень та схем (дод.1) розміщують у правому нижньому куті.
Слід звернути увагу ще й на те, що на одному листі формату А1, дозволяється виконувати декілька схем, в такому випадку лист слід розділити на поля менших форматів.