ТЕМАТИкА ДИПЛОМНОГО ПроЕКтироВАНИЯ
В соответствии с современными требованиями к работам в области автоматизации и управления, определенными существующими нормативными документами (ГОСТ, СТ РК и ГОСО РК 3.08.328-2006), тематика дипломных проектов должна быть связана с разработкой и проектированием таких систем для различных отраслей промышленности. При этом может задаваться различное функциональное назначение систем автоматизации: локальные системы контроля и автоматического регулирования отдельными переменными технологического процесса; информационные системы контроля (с визуализацией данных на мониторах) с дистанционным управлением; автоматические (автоматизированные) системы управления технологическим комплексом с оптимизацией стационарных и переходных режимов. В качестве конкретных объектов должны выбираться, как правило, наиболее важные технологические агрегаты и комплексы, обеспечивающие качественные показатели готовой продукции. Причем объектами автоматизации могут быт как непрерывные технические процессы, так и дискретные (машиностроение, приборостроение и т.д.).
Актуальность тематики дипломного проектирования должна выражаться в реальной потребности производства, связанной с повышением качества и увеличением выпуска продукции и вытекающей из соответствующих технико-экономических показателей производства. Темы дипломных проектов, связанные с реальным проектированием, рекомендуется согласовать с предприятиями, на которых студенты проходят преддипломную практику, и с проектными институтами - генеральными проектировщиками. Реальность тематики дипломного проекта должна состоять в разработке отдельных конкретных технических решений по действующей или внедряемой системе управления (постановка и решение функциональной задачи, разработка отдельных алгоритмов и программ), создании новых или совершенствовании существующих элементов, узлов и отдельных подсистем автоматизации. При определении темы дипломного проекта желательно учитывать профиль предприятия, на котором студент будет работать по окончании университета.
Тематика дипломного проекта должна быть направлена на развитие творческих способностей студента, предусматривать выбор наиболее рационального варианта системы автоматизации с учетом существующей технологии и технических средств, развития новой техники и возможной реконструкции предприятия. В тематике дипломного проектирования должны найти отражение результаты НИРС, которые студент получил в ходе обучения в университете.
С целью выполнения реальных дипломных проектов по тематике систем автоматизации отдельными агрегатами, технологическими комплексами и цехами и с учетом того, что действительные объемы технического проекта и рабочих чертежей достаточно велики, допускается выполнение комплексного дипломного проекта группой студентов (до 2-3 человек). При этом каждый из них разрабатывает соответствующие подсистемы в пределах системы автоматизации заданного технологического комплекса.
Студенту предоставляется право выбора темы дипломного проекта. Он может самостоятельно предложить тему дипломного проекта с необходимым обоснованием целесообразности ее разработки.
Тематика дипломных проектов рассматривается на заседании кафедры и утверждается директором университета. Темы дипломных проектов определяются выпускающей кафедрой. Общий перечень тем дипломных проектов ежегодно обновляется.
Руководителями и консультантами по отдельным разделам дипломного проекта (работы) могут назначаться преподаватели соответствующих кафедр университета, а также высококвалифицированные специалисты и научные работники других учреждений и предприятий. Выполнение студентом соответствующей части дипломного проекта (работы) удостоверяется консультантом и руководителем подписью на титульном листе пояснительной записки.
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Задание на дипломное проектирование (в дальнейшее – задание) должно раскрывать содержание темы дипломного проекта (работы) в виде комплекса проектных решений технического, организационного, социального и экономического характера, которые должны быть проработаны в проекте. В задании на специальную часть проекта, включая индивидуальное задание, должен быть, приведен перечень вопросов по общесистемным решениям, математическому, информационному, программному и техническому обеспечениям системы автоматизации, подлежащим углубленной разработке. Необходимо специальную часть проекта увязать непосредственно с выполненной студентом курсовой научно-исследовательской работой или НИРС таким образом, чтобы в выполненном дипломном проекте содержалась исследовательская часть.
Задание должно предусматривать выполнение проекта системы автоматизации, как правило, для условного, вновь проектируемого процесса в составе действующего предприятия, на котором проводилась преддипломная практика. Поэтому проект системы автоматизации должен включать и низовую автоматизацию.
Однако в связи с невозможностью в сроки дипломного проектирования выполнить весь объем проектной документации по системе автоматизации в задании должны быть приведены предложения по уровню и объему автоматизации (градация АСУТП) с указанием конкретного перечня подлежащих разработке вопросов и обязательных чертежей. При этом должна быть обеспечена логическая увязка всех разрабатываемых чертежей, например, по 1-2 функциональным задачам управления или наиболее ответственному и важному узлу системы автоматизации.
Задание, кроме того, должно учитывать особые условия производства (агрессивность среды, пожароопасность и т.д.) по ПУЭ-2000 (раздел 7), предложения по централизации и структуре системы управления, источники обеспечения объекта электро и теплоэнергией. Кроме того, приводится перечень основных исходных данных для разработки проекта с указанием литературных источников или материалов предприятий, проектных и научно-исследовательских институтов.
Задание составляется руководителем дипломного проектирования совместно с консультантами (по необходимости) от технологической кафедры, кафедры экономики и организации производства и кафедры БЖД по установленной форме (приложение 1) с указанием срока окончания проектирования.
Задание должно быть сформулировано таким образом, чтобы при разработке соответствующего проекта системы автоматизации студент принял наиболее рациональный его вариант с учетом существующих на предприятии технологии и средств автоматизации, новой техники и возможной реконструкции.
Утвержденные заведующим кафедрой задание желательно выдавать студентам в начале 7-го семестра с тем, чтобы они имели возможность при изучении специальных курсов и выполнении курсовых проектов более обстоятельно изучать вопросы, связанные с выполнением дипломных проектов.
До отъезда студентов на преддипломную практику руководители дипломного проектирования, совместно с прикрепленными консультантами от соответствующих кафедр, разрабатывают в соответствии с его темой и заданием, индивидуальное задание по изучению производства во время прохождения преддипломной практики и по сбору материалов для выполнения дипломного проекта. Задания на преддипломную практику выдаются студентам перед отъездом на практику. После возращения студентов с преддипломной практики руководители проектов, совместно с прикрепленными консультантами в случае необходимости уточняют задание в соответствии с результатами преддипломной практики. После этого на собрании студентов-дипломников формулируются задачи по организации и выполнению дипломных проектов (работ).
СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
Дипломный проект системы автоматизации представляет собой упрощенный вариант одностадийного техно-рабочего проекта с включением разделов по технологии, экономике и БЖД и состоит из пояснительной записки и графических материалов.
Пояснительная записка включает следующие разделы, подразделы и пункты:
Аннотация
Введение
1 Технологический раздел с описанием производства и характеристика технологического процесса;
2 Специальный раздел:
2.1 Назначение и цель создания системы;
2.2 Характеристика технологического процесса как объекта управления;
2.3 Состояние автоматизации проектируемого процесса (результаты патентно-информационного поиска);
2.4 Требования к системе:
2.4.1 Требования к системе в целом;
2.4.2 Требования к видам обеспечения.
2.5 Общесистемные решения по системе:
2.5.1 Описание схемы функциональной структуры системы;
2.5.2 Описание автоматизируемых функций;
2.5.3 Описание постановок задач;
2.5.3.1 Содержательная постановка задачи (комплекса задач);
2.5.3.2 Математическая постановка задачи;
2.5.3.3 Описание входной и выходной информации задачи;
2.5.3.4 Описание алгоритма решения задачи;
2.6 Информационное обеспечение системы;
2.7 Программное обеспечение системы;
2.8 Техническое обеспечение системы;
3 Раздел по экономике;
4 Раздел по БЖД;
5 Заключение
6 Литература, использованная в проекте:
Требования к содержанию разделов пояснительной записки
АНОТАЦИЯ
Аннотация составляется на государственном и русском языках, в которой кратко излагаются рассматриваемые вопросы дипломного проекта (работы).
ВВЕДЕНИЕ
Во введении к пояснительной записке формулируются цели и задачи дипломного проекта, вытекающие из общих направлений развития работ в области автоматизации, роли систем автоматизации и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и производствами (АСУПр, АСУП) в развитии промышленного производства и улучшении его технико-экономических показателей.
Содержание введения определяется темой дипломного проекта. В нем должны быть отражены: значение и перспективы роста выпускаемой продукции автоматизируемым технологическим объектом, повышение качества продукции; улучшение условий труда работающих в отношении техники безопасности, производственной санитарии, защиты окружающей среды и промышленной эстетики; обеспечение наиболее высоких экономических результатов производства - снижение себестоимости продукции, увеличение прибыли, сокращение сроков окупаемости капитальных вложений. Следует показать роль систем автоматизации (АСУТП) в реализации всех перечисленных задач.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
В разделе необходимо дать общую характеристику предприятия, технологического комплекса либо отдельного процесса, при этом необходимо привести:
- краткую характеристику предприятия или объекта;
- данные об основном технологическом оборудовании;
- характеристику сырья, полуфабрикатов и готовой продукции;
-краткое описание технологического процесса и его особенностей (взрывоо-
пасность, агрессивность сред);
- данные по численности персонала;
- исходные технологические данные для проектирования.
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ (РАЗДЕЛ АВТОМАТИЗАЦИИ)
2.1 Назначение и цель создания системы
В этом подразделе формулируется назначение системы, указывается вид автоматизируемой деятельности и перечень объектов автоматизации, охватываемых системой. Для АСУ дополнительно приводится перечень автоматизируемых органов (пунктов) управления и управляемых объектов.
2.2 Характеристика технологического процесса как объекта управления
В подразделе приводится функционально-целевое назначение процесса, его принцип действия и конструктивное оформление. Дается характеристика исходного сырья и конечных продуктов, а также требований по их качественным и количественным показателям: проводится системный анализ ТП с декомпозицией его на подсистемы. Указанные сведения приводятся в кратком виде со ссылкой на соответствующие разделы технологической части. Далее описываются входные, режимные и выходные переменные процесса с выделением контролируемых и неконтролируемых, управляющих и возмущающих, т.е. формируется вектор информативных координат объекта управления. Приводится схематическое изображение процесса, как объекта управления, дается, оценка стабильности значений переменных и указываются причины их случайных колебаний. Анализируется взаимовлияние переменных процесса и приводятся сведения о характере динамических связей между основными переменными (наличие запаздывания, инерционность, колебательность, самовыравнивание, коэффициент передачи).
В заключение дается общая оценка процесса как объекта управления (линейность, непрерывность или периодичность, многомерность, динамика, стохастичность и т.п.).
2.3 Состояние автоматизации проектируемого процесса (результаты
патентно-информационного поиска)
В подразделе приводятся литературные и собранные на преддипломной практике данные по промышленным системам автоматизации процесса и сведения об имеющихся патентах и изобретениях. Дается сравнительный анализ решаемых задач, принципов построения и структур систем управления, используемых технических средств. Далее указываются недостатки существующих систем автоматизации, в том числе и на предприятии, на котором проходила преддипломная практика.
2.4 Требования к системе (в данном подразделе необходимо придерживаться требований госстандарта на техническое задание по СТ РК 34.602)
2.4.1 Требования к системе в целом
В этом пункте определяются требования к структуре и функционированию системы, показателям назначения, надежности, безопасности и пр., а также требования к функциям (задачам), выполняемым системой.
Обосновывается и приводится перечень подсистем, их назначение и основные характеристики, требования к числу уровней иерархии и степень централизации системы. Определяются требования к способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами системы и характеристикам ее взаимосвязей со смежными системами, включая обеспечение их совместимости. Приводятся требования к режимам функционирования системы и ее компонентов (непрерывный, периодический, эпизодический), диагностированию системы, а также определяются перспективы развития и модернизации системы.
Требования к функциям (задачам) системы включают перечень функций, задач и их комплексов, подлежащих автоматизации, их временной регламент, формы представления выходной информации, характеристики необходимой точности и времени выполнения задач, достоверности выдачи результатов
2.4.2 Требования к видам обеспечения
Кратко излагаются требования к математическому, информационному, программному, техническому и организационному обеспечениям системы автоматизации (АСУТП).
Для математического обеспечения приводятся требования к составу, областям применения и способам использования в системе математических методов и моделей, типовых алгоритмов и алгоритмов, подлежащих разработке.
В требованиях к информационному обеспечению приводятся состав, структура и способы организации данных в системе, предложения по организации информационного обмена между компонентами системы и и совместимости со смежными системами, использованию систем управления базами данных, защите информации и пр.
В требованиях к программному обеспечению приводится перечень покупных программных средств, определяются необходимые системные, инструментальные и прикладные (разрабатываемые) программные средства (операционная система, СУБД и пр.), их основные показатели назначения.
Для организационного обеспечения приводятся требования к структуре и функциям подразделений, участвующих в функционировании системы и обеспечивающих ее эксплуатацию, организации функционирования системы и порядку взаимодействия персонала с системой, а также к защите от ошибочных действий персонала системы.
2.5 Общесистемные решения (содержание данного подраздела должно соответствовать требованиям РД 50.34-698-91)
2.5.1 Описание схемы функциональной структуры системы. Приводится
детальное описание функциональной структуры системы (части системы
определенной индивидуальным заданием), т.е. состав, назначение и
характеристики отдельных подсистем, комплексов задач и отдельных задач.
2.5.2 Описание автоматизируемых функций
Приводится перечень целей функционирования системы автоматизации и описание автоматизируемых функций, направленных на достижение установленных целей. Дается описание процесса выполнения функций с разделением на операции (действия), выполняемые техническими средствами и персоналом.
2.5.3 Описание постановок задач
В этом пункте дается последовательное изложение содержательной и формализованной постановок задач управления с приведением материалов по построению математической модели процесса (или одного из каналов управления), выбору критерия и системы ограничений. При синтезе задачи управления необходимо сформулировать цель функционирования процесса (и соответственно системы управления) в виде задачи улучшения одного или нескольких количественно характеризуемых показателей эффективности, наиболее полно отражающих технологическую и технико-экономическую сторону осуществления процесса. Например, коэффициент извлечения или потери ценного компонента, приведенные затраты на процесс, себестоимость и др. Далее анализируется влияние входных (особенно управляющих), режимных и выходных переменных на выбранные показатели качества процесса и с точностью до переменных определяются уравнения взаимосвязи между ними. Затем формулируется постановка задачи управления, заключающаяся в экстремизации одного или нескольких (многокритериальная оптимизация) выбранных показателей при определенных ограничениях на другие показатели эффективности и значения входных, выходных и режимных переменных.
Изложение должно сопровождаться необходимыми пояснениями по обоснованию выбора показателей эффективности и переменных, от которых они зависят, что и будет составлять технико-экономическую сущность задачи управления.
Постановка задачи управления должна быть обязательно осуществлена для процесса в целом (хотя бы содержательно), независимо от выбранного в дипломном проекте функционального назначения СА. При этом в системах управления, реализующих в ЭВМ только информационные функции и локальное регулирование, такая постановка задачи позволяет обоснованно выбрать переменные контроля и регулирования для процесса. В этом случае построение математической модели выполняется только для одного канала управления. В проектах систем автоматизации, реализующих оптимальное управление с применением ЭВМ (АСУТП), для несложного процесса далее должна быть определена количественная зависимость критерия от переменных оптимизации, построена математическая модель процесса, уточнена система ограничений. Для сложного процесса, по которому в соответствии с дипломным заданием, как правило, подлежит детальной разработке только часть функциональных задач АСУТП (в соответствии с индивидуальным заданием), постановка общей задачи управления процессом в целом является исходной для ее последующей декомпозиции (формальными или неформальными методами) и синтеза структуры функциональных задач управления.
Тогда последующие разделы выполняются только по тем задачам, которые определены в индивидуальном задании. В разделе построения математической модели обосновывается выбранная методика, приводятся экспериментальные данные, результаты расчетов (или моделирования) и оценка адекватности модели.
Для каждой задачи отдельно приводятся входная и выходная информации с указанием их реквизитов (формат данных и пр.)
2.6 Информационное обеспечение системы (при выполнении этого подраздела необходимо придерживаться требованиям ОРММ-3 АСУТП и РД50.34.698-91)
В подразделе приводится состав технологических и технико-экономических показателей и переменных, обрабатываемых системой (вводимая в ЭВМ, хранимая и выводимая информация). К ним относятся технологические переменные (расходы, давления, температуры и пр.), характеристики сырья, готовой продукции и др. Приводится перечень инициативных, измеряемых и управляющих сигналов. Составляется таблица для каждого вида сигналов, указываются предельные эксплутационные значения и требования по точности измерения, периодичность ввода в ЭВМ. Для инициативных сигналов, т.е. логических сигналов типа "да" или "нет" о наличии или отсутствии некоторого события указываются ранги приоритетов и процедуры, выполняемые ЭВМ и системой, при поступлении этих сигналов.
В проектах с применением вычислительной техники приводится структура базы данных системы и описание отдельных файлов, проводится обоснование выбора комплекса технических средств.
2.7 Программное обеспечение системы (подраздел выполняется с соблюдением требований ГОСТ 34.201-91 в пункте «Контрольный пример»)
Приводится описание разработанного программного обеспечения системы, блок - схема программы и характеристика отдельных модулей.
2.8 Техническое обеспечение системы
На основании информационного и математического обеспечении системы осуществляется выбор технических средств системы автоматизации. В этом разделе приводится обоснование выбора низовых средств контроля и регулирования - отборных устройств, датчиков, преобразователей, устройств аналогового и цифрового представления информации (приборов). В качестве технической базы управляющей части проектируемой системы автоматизации должны обосновано выбираться современные средства управления: микропроцессорные комплексы, программируемые контроллеры, вычислительные машины, устройства визуализации информации, включая УСО, средства обработки, хранения, вывода и представления информации.
В этом же разделе приводится описание функционирования системы автоматизации технологического процесса, предусматривающей применение локальных или централизованных систем контроля, регулирования и управления, составляется спецификация на технические средства и кабельную продукцию, трубопроводную арматуру, даются технические решения по монтажу, наладке и эксплуатации системы.
3 РАЗДЕЛ ПО ЭКОНОМИКЕ
Раздел выполняется по заданию консультанта по экономической части и в общем случае должен включать изложение вопросов, связанных с оценкой экономической эффективности проектируемой системы автоматизации. В разделе приводятся общие сведения о влиянии автоматизации на экономические показатели деятельности предприятий, выполняется расчет единовременных затрат на создание системы (разработка, проектирование, КТС, монтажно-наладочные работы) и эксплуатационных затрат на ее функционирование. Определяются источники эффективности системы автоматизации - снижение затрат на сырье, материалы, ремонт оборудования, увеличение выпуска
продукции и повышение ее качества. Сравниваются себестоимость объема реализации продукции до и после внедрения системы автоматизации и рассчитывается годовой экономический эффект и срок окупаемости системы.
4 РАЗДЕЛ ПО БЖД
В этом разделе проекта выполняется анализ производственных опасностей и вредностей, связанных с созданием и эксплуатацией системы автоматизации, приводится описание мероприятий, обеспечивающих требуемые условия работы персонала и защиту их. неблагоприятных факторов. Выполняются расчеты санитарно-технических объектов, связанных с созданием и эксплуатацией системы автоматизации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении кратко приводятся основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта (работы).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список используемой литературы оформляется в виде заголовка и печатается (пишется) прописными буквами. Источники в списке литературы располагаются в порядке их расположения в тексте. Библиографическое описание источников составляется в соответствии с ГОСТ 7.1-84.
ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В состав графических материалов включаются:
1) Схема цепей и аппаратов;
2) Структурная схема системы автоматизации;
3) Функциональная схема автоматизации;
4) Схема внешних соединений (проводок);
5) Принципиальные электрические, пневматические и др. схемы подключения устройств.
Кроме чертежей на защиту выносятся плакаты, поясняющие основные результаты, полученные в ходе дипломного проектирования.