Автоматизированная система управления процессом пастеризации молока

Модульные цеха для переработки от 1000 до 3000 килограмм молока. Модель автоматизации вертикального автоклава. Разработка структурной электрической схемы проектируемого изделия. Контроллер сенсорного экрана, широтно-импульсный модулятор микроконтроллера.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 03.02.2016
Размер файла 2,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Изделие исправно

изделие не исправно

Вероятность того, что в результате диагностирования изделие признается исправным при условии, что оно неисправно.

Вероятность того, что в результате диагностирования изделие признается неисправным при условии, что оно исправно.

Поиск места отказа или неисправности

Указание адреса элемента или группы элементов, которые имеют неисправное состояние.

Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности), при условии, что данный отказ имеет место.

.

Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение о наличии отказа (неисправности), при условии, что данный отказ отсутствует.

Прогнозирование технического состояния.

Численное значение параметров технического состояния на задаваемый период времени.

Среднеквадратическое отклонение прогнозируемого параметра.

8.3.3.3 Требования к диагностическому обеспечению изделия

Диагностическое обеспечение должно включать:

- номенклатуру диагностических параметров и их характеристик

(номинальные, допускаемые значения, точки ввода, точки контроля и т. д.);

- методы диагностирования (метод взаимных проверок или метод расширяющегося ядра, метод расширяющихся областей или метод сосредоточенного ядра);

- средства технического диагностирования (СТД);

- правила диагностирования.

Номенклатура диагностических параметров должна удовлетворять требованиям полноты, информативности и доступности измерения при наименьших затратах времени и стоимости реализации.

Методы диагностирования должны определяться, исходя из установленных задач, и включать:

ѕ диагностическую модель изделия (т.к. проектируемое устройство можно представить в виде структурированного объекта, то для него используется логическая модель);

ѕ алгоритм диагностирования и программное обеспечение (к данному устройству применяется условный алгоритм диагностирования);

ѕ правила измерения диагностируемых параметров;

ѕ правила определения структурных параметров;

правила анализа и обработки диагностической информации и принятия решения.

Средства технического диагностирования должны обеспечивать определение или контроль диагностических параметров в режимах работы изделия, указанных в эксплуатационной документации.

По приспособлению диагностирования предполагается наиболее оптимальным применить внешние средства технической диагностики. Согласно рекомендуемому приложению 2 ГОСТ 26656-85 /15/ выбирается рекомендуемое решение по ПД изделия, и результаты заносятся в таблицу 9.16.

Таблица 9.16 - Вариант рекомендуемого решения по ПД изделия

Вид СТД

Описание работ при подготовке изделия к диагностированию

Характеристика способа сопряжения изделия со СТД

Характеристика способа унификации сигналов в каналах связи

Внешние

  • Работы по подготовке изделия к диагностированию включают:
    • - только в особо указанных случаях монтажно-демонтажные работы;

- подключение СТД.

Унифицированный соединитель.

Сигналы в канале связи с внешними СТД унифицированы.

9. Разработка принципиальной электрической схемы объекта проектирования

Устройство работает следующим образом. Микроконтроллер ATMega16 (DD1) выполняет функции блока вычислений и управления автоматизированной системой управления производством пастеризованного молока.

Обмен данными с ПЭВМ осуществляется через интерфейс RS-232. Согласование уровней напряжения микроконтроллера и спецификации RS-232 осуществляется формирователем уровней напряжения MAX 232 (DD3). Микроконтроллер ведет обмен данными через выходы RXD и TXD. Подключение кабеля от блока управления системой осуществляется через разъем XP2.

Управление обменом данными и команд с технологическим оборудованием осуществляется через интерфейс RS-485. Согласование уровней напряжения микроконтроллера и спецификации RS-485 осуществляется формирователем уровней напряжения MAX 485 (DD2) через разъемы ХР3, ХР4.

Соединение с сенсорной панелью организовано через разъем ХР1. Функцию контроллера сенсорной панели выполняет микросхема ADS7845 (DA1).

Чертёж принципиальной электрической схемы, разработанного устройства, приведен на листе ИА32.221300.015 Э3.

10. Разработка и описание алгоритма работы протокола обмена данными

Протокол обмена данными предназначен для организации обмена между устройствами сети. Он обеспечивает очерёдность передачи данных между устройствами, предусматривает программную проверку достоверности данных.

Для выбранной структуры сети разработан протокол, блок-схема которого показана на рисунке 11.1.

Он работает следующим образом. Ведущий инициирует процесс обмена данными, посылая в сеть управляющий байт с адресом получателя и командой для него. Ведомый, приняв этот байт, активируется для работы с ведущим и отправляет полученный управляющий байт ведущему. Другие же устройства игнорируют дальнейшие данные вплоть до следующего управляющего байта. Обратная отправка этого байта является подтверждением активации требуемого ведомого. Если ведущий не получил, в течение времени ожидания, назад байт активации, то адресованное устройство считается отсутствующим на линии, либо вышедшим из строя. Ведущий исключает такое устройство из последовательности опроса и не ведёт дальнейшей работы с этим устройством.

После получения подтверждения об активации, ведущее устройство посылает последовательность байт данных оговоренную отправленной командой. Далее, ведомый должен отправить последовательность данных, которая также определяется командой управления.

Рисунок 11.1 - Блок-схема алгоритма работы протокола обмена данными.

Во избежание искажения данных помехами, выбран простой и надёжный способ проверки достоверности данных - дублирование. Применение этого способа возможно благодаря высокой скорости передачи данных. Все данные, передаваемые между устройствами, дублируются. Если две последовательности пришли одинаковыми, то считается, что данные переданы успешно, иначе происходит повторная организация сеанса связи.

Если ведомый получает искаженные данные, то при отправке данных ведущему, он умышленно искажает данные. Это необходимо потому, что только ведущее устройство может инициализировать сеанс передачи данных.

Предложенная организация обмена данными позволяет избежать коллизий. Этот протокол обеспечивает надёжный обмен информацией между устройствами, но из-за своей простоты, обладает большой избыточностью. Это будет существенно при передаче больших объёмов данных.

После окончания сеанса обмена, ведомое устройство, с которым происходила пересылка, переходит в состояние ожидания. Ведущее устройство, исходя из заданной последовательности опроса устройств, продолжает дальнейшую работу по описанному выше протоколу.

Чертёж схемы алгоритма работы протокола обмена данными приведен на чертеже ИА32.221300.015 СА.

11. Разработка и описание конструкции проектируемого устройства

11.1 Печатная плата

Печатная плата разработана для блока управления АСУППМ.

Максимальный размер любой из сторон печатной платы не превышает 470 мм, а именно равен 105 мм на 70 мм. Толщина печатной платы 1.5 мм. Чертеж платы выполнен в масштабе 1:1.

Монтаж навесных элементов - односторонний. Используется двусторонняя печатная плата. Разводка питания выполнена с помощью печатных проводников.

Шаг основной координатной сетки равен 1,25 миллиметрам. Шаг установки элементов на плате выбран в соответствии с требованием их оптимального размещения. Конфигурацию проводников рекомендуется выдерживать по координатной сетке.

Координатная сетка нанесена сплошными тонкими линиями с установленным ранее шагом и в соответствии с масштабом чертежа.

Отверстия в плате изображены одной окружностью. На плате имеется 4 технологических отверстия, диаметром 3мм.

В качестве материала ПП выбран стеклотекстолит СФ-2-35-1.5 ГОСТ 10316-78. При пайке используется оловянно-свинцовый припой ПОС-61, ГОСТ 21930-76. В качестве флюса целесообразно применять активированные флюсы на основе канифоля и активизаторов. К этой группе относится флюс ПТН-1, ТУ 110.054.065.

Чертёж печатной платы разработанного устройства приведен на листе ИА32.221300.015.

11.2 Сборочный чертеж

Данный сборочный чертеж содержит изображение сборочной единицы, которое дает представление о расположение и взаимной связи основных частей, соединяемых по данному чертежу и обеспечивающее возможность осуществления сборки и контроля сборочной единицы; размеры, предельные отклонения и другие параметры и требования, которые должны быть выполнены или проконтролированы по данному сборочному чертежу; указание о характере сопряжения и методах его осуществления, а также указания о выполнении неразъемных соединений (сварных, паяных и так далее); габаритные, установочные и присоединительные размеры как справочные (с соответствующими допусками).

Блок управления автоматизированной системой управления производством пастеризованного молока выполнен на печатной плате размером 105х70мм. Для сенсорной панели к плате блока управления используется разъем ХP1. Подключение к шине данных RS-232 осуществляется через разъем XP2. Подключение к шине данных RS-485 осуществляется через разъемы XP3, XP4. Питание на плату блока управления подается через разъем XS1.

Для крепления платы предусмотрено четыре крепежных отверстия диаметром 3 мм.

Сборочный чертеж выполнен в соответствии с требованиями ГОСТ 2.109-73.

Сборочный чертеж печатной платы включает в себя технические требования, которые содержат: требования по установке элементов на печатную плату по ОСТ 4.ГО.010.030; вид припоя для пайки.

Сборочный чертеж представлен на чертеже ИА32.221300.015 СБ.

12. Организационно-экономический раздел

12.1 Функционально-стоимостный анализ

12.1.1 Исходные положения

Целью исследования является разработка автоматизированной системы управления процесса пастеризации молока.

Разработанная «Автоматизированная система управления процессом пастеризации молока» применяется в молочной промышленности. Пастеризация молока удаляет из него вредные бактерии и продлевает срок хранения, а также повышает вкусовые качества молока.

Применение разрабатываемой системы позволит с высокой степенью качества и производительностью выполнять пастеризацию молока, производить контроль и регулировку параметров производственного процесса. Таким образом, используя автоматизированную систему управления производством пастеризованного молока, можно повысить качество самого продукта - молока, уменьшить затраты времени, электроэнергии, и человеческого труда.

Современные предприятия пищевой промышленности должны отвечать актуальным требованиям современной индустрии.

Предполагается реализовать программную часть на языке программирования низкого уровня - Assembler.

12.1.2 Определение системы параметров

Объектом функционально - стоимостного анализа является программно-аппаратный комплекс.

Устройство оценивается следующими параметрами:

· X1. Частота микроконтроллера.

· Х2. Количество датчиков.

· ХЗ. Напряжение питания.

· Х4. Мощность устройства.

· Х5. Скорость передачи информации.

Ниже приведено описание каждого из параметров:

X1. Частота микроконтроллера.

Параметр отображает количество тактов, выполняемых микропроцессором за 1 секунду. Чем выше значение рабочей тактовой частоты для микроконтроллера, тем быстрее работает система в целом.

Х2. Количество датчиков.

Данный параметр характеризует количество датчиков, которые используются в «Автоматизированной системе управления процессом пастеризации молока».

ХЗ. Напряжение питания.

Данный параметр характеризует максимальное напряжение питания «Автоматизированной системы управления процессом пастеризации молока».

Х4. Мощность устройства.

Данный параметр характеризует максимальную мощность, потребляемую «Автоматизированной системы управления процессом пастеризации молока».

Х5. Скорость передачи информации.

Бит в секунду -- базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица -- байт в секунду, равная 8 бит/c.

Из данных технической литературы и опыта предыдущих разработок определяем предельно допустимые, средние получаемые и достижимые значения параметров, но поскольку данные параметры не имеют числового значения, то значения указываются в условных единицах. Результаты сводим в таблицу 13.1.

Таблица 13.1 - Основные параметры ПП

Наименование параметра

Обозначение параметра

Предельно допустимое значение

Средне получаемое значение

Достижимое значение

Частота микроконтроллера, МГц

XI

16

10

4

Количество датчиков, шт.

Х2

1

2

3

Напряжение питания, В

ХЗ

2,5

3

5,5

Мощность устройства, Вт

Х4

1

0,8

0,5

Скорость передачи информации, кб/с

Х5

4800

9600

115200

Исходя из данных, полученных в таблице 13.1, строим графики, изображённые на рисунках 13.1 - 13.5:

Рисунок 13.1 - Бальная оценка частоты микроконтроллера

Рисунок 13.2 - Бальная оценка количества датчиков

Рисунок 13.3 - Бальная оценка напряжения питания

Рисунок 13.4 - Бальная оценка мощности устройства

Рис. 13.5 - Бальная оценка скорости передачи информации

Приоритет параметров определяют методом ранжирования экспертной комиссией в составе 7 специалистов в области сетевых технологий.

При ранжировании параметров коэффициент конкордации мнений экспертов

(13.1)

что больше норматива для средств вычислительной техники . Это дает право использовать результаты экспертного опроса. Результаты ранжирования приведены в таблице 13.2.

Таблица 13.2 - Ранжирование показателей по степени их важности

Показатель

Ранг показателя по оценке эксперта

Сумма рангов

Отклонение

Квадрат отклонения

1

2

3

4

5

6

7

X1

3

1

4

2

3

3

2

18

-3

9

Х2

5

5

4

5

5

4

5

33

12

144

Х3

2

2

1

1

1

1

1

9

-12

144

Х4

3

2

2

3

2

4

2

18

-3

9

Х5

2

5

4

4

4

3

5

27

6

36

Сумма:

15

15

15

15

15

15

15

105

0

342

Средний ранг: 21

Проверяется сумма рангов по столбцам. Она должна быть равна

=15 (13.2)

где n - количество параметров.

2)Для определения коэффициентов конкордации рассчитаем ниже указанные параметры:

а) сумма рангов каждого показателя:

(13.3)

где:

N - число экспертов,

n - количество показателей,

- ранг i-того показателя, определённого l-м экспертом;

б) средняя сумма рангов:

(13.4)

в) отклонение суммы рангов каждого параметра от средней суммы рангов:

(13.5)

сумма отклонений по всем параметрам должна равняться нолю;

г) сумма квадратов отклонений:

(13.6)

Далее определяем попарные приоритеты показателей по методу итогового знака (таблица 13.3.). Оценки попарных приоритетов заносятся в таблицу13.4, и рассчитываются коэффициенты важности показателей цi. Для более достоверной оценки проводится второй этап расчета.

Таблица 13.3 - Результаты расчета попарного приоритета показателей по методу итогового знака

Показатели

Знаки экспертов

Итого

Оценка попарного

приоритета

1

2

3

4

5

6

7

х1 и х2

<

<

<

>

<

=

<

<

0,5

х1 и х3

>

>

<

<

>

>

>

>

1,5

х1 и х 4

<

>

>

<

<

=

=

<

0,5

х1 и х5

<

<

<

<

>

<

>

<

0,5

х2 и х3

>

>

>

>

>

>

>

>

1,5

х2 и х4

>

>

<

>

<

>

>

>

1,5

х2 и х5

>

<

<

>

>

=

>

>

1,5

хЗ и х4

<

<

=

<

=

>

>

<

0,5

хЗ и х5

<

<

>

>

<

=

<

<

0,5

х4 и х5

<

<

>

>

>

<

>

>

1,5

Таблица 13.4. Расчет коэффициентов важности показателей

Показатели

Значения оценок

Первый этап

Второй этап

X1

X2

X3

X4

X5

bi

цi

b`i

ц`i

X1

1

0,5

1,5

0,5

0,5

1,5

0,5

1,5

1

4,00

0,16

17,5

0,1522

Х2

1,5

1

1,5

1,5

7,00

0,28

34

0,2957

ХЗ

0,5

0,5

1

0,5

3,00

0,12

14

0,1217

Х4

1,5

0,5

1,5

1

6,00

0,24

27,5

0,2391

Х5

1,5

0,5

1,5

0,5

5,00

0,2

22

0,1913

? =

25,00

1,000

127

1,000

Данные в таблице рассчитаны по следующим формулам

Важность і-го параметра по результатам оценок всех экспертов:

(13.7)

- относительная оценка важности (13.8)

(13.9)

(13.10)

Относительная оценка важности рассчитывается несколько раз, пока следующие значения будут незначительно отличаться от предыдущих (меньше 2%).

12.1.3 Разработка вариантов реализации основных функций

Каждая из основных функций имеет несколько вариантов исполнения. Определим их.

F1 - отображение информации.

F2 - организация связи с датчиками.

F3 - управление нагревательными элементами.

F4 - ввод данных.

F5 - хранение информации в энергонезависимой памяти.

Варианты реализации основных функций приведены в морфологической карте системы (рисунок 13.7).

F1:

F2:

F3:

F4:

F5:

Рисунок 13.7 - Морфологическая карта

На основании морфологической карты построена положительно-отрицательная матрица (таблица 13.5).

Таблица 13.5 - Положительно-отрицательная матрица

Основные функции

Варианты реализации функций

Преимущества

Недостатки

F1

а)

Малое количество используемых деталей

Низкая информативность

б)

Высокая информативность

Высокая стоимость

F2

а)

Дешевизна реализации интерфейса

Малое растояние между устройствами

б)

Высокая скорость передачи

Очень маленькое растояние между устройствами

F3

а)

Низкий потребляемый ток

Малая мощность

б)

Высокая мощность

Большой потребляемый ток

F4

а)

Дешевизна использования

Постоянная привязка к местоположению

б)

Дешевизна реализации интерфейса

Малое растояние между устройствами

в)

Низкая стоимость

Короткий срок службы

F5

а)

Простота использования информации

Сложность описания

б)

Простота описания

Сложность использования информации

Исходя из позитивно-негативной матрицы, коэффициенты важности параметров, а также требований, предъявляемых к разрабатываемому устройству, были сформированы следующие варианты реализации «Автоматизированной системы управления процессом пастеризации молока»:

1. F1а+F2б+F3б+F4а+F5б

2. F1а+F2а+F3б+F4а+F5б

3. F1а+F2а+F3б+F4в+F5б

4. F1б+F2а+F3б+F4в+F5б

5. F1б+F2б+F3б+F4в+F5б

6. F1б+F2а+F3б+F4б+F5б

В таблице 13.6 приведены результаты расчетов показателей уровня качества каждого из вариантов, что остались.

Таблица 13.6 - Расчет показателей уровня качества вариантов реализации основных функций устройства

Основные функции

Варианты реализации функции

Абсолютное значение параметра

Бальная оценка параметра

Коэффициент весомости параметра

Коэффициент уровня качества

F1(х1)

А

5

5

0,1522

0,761

Б

24

8

0,1522

1,2176

F2(х2)

А

9600

3

0, 2957

0,8871

Б

4500

9

0,2957

2,6613

F3(х3)

А

250

4

0,1217

0,4868

Б

300

8

0,1217

0,9736

F4(х4)

А

450

2

0,2391

0,4782

Б

510

10

0,2391

2,391

В

300

6

0,2391

1,4346

F5(х5)

А

60

2

0,1913

0,3826

Б

80

5

0,1913

0,9565

Коэффициент уровня качества каждого варианта реализации функций вычисляется по формуле

(13.11)

где Вj - бальная оценка j-того параметра

Кт.у.1= 0,761+ 2,6613 + 0,9736 + 0,4782 + 0,9565= 5,8306

Кт.у.2= 0,761+ 0,8871 + 0,9736 + 0,4782 + 0,9565= 4,0564

Кт.у.3= 0,761+ 0,8871 + 0,9736 + 1,4346+0,9565= 5,0128

Кт.у.4= 1,2176 + 0,8871 + 0,9736 + 1,4346 + 0,9565= 5,4694

Кт.у.5= 1,2176 + 2,6613+ 0,9736 + 1,4346 +0,9565= 7,2436

Кт.у.6= 1,2176 + 0,8871 + 0,9736 + 2,391 + 0,9565= 6,4258

Следовательно, лучшим является пятый вариант, так как он имеет максимальное значения Кт.у.

12.2 Экономический анализ вариантов реализации устройства

12.2.1 Определение стоимости реализации основных функций

Находим стоимость деталей для каждого варианта:

Таблица 13.7 - Затраты на детали

Изделия

Вариант

1

2

3

4

5

6

Цена за единицу, грн

Кварц

1

1

1

1

1

1

2,35

Д312

2

2

2

2

2

2

0,15

Д226Б

2

2

2

2

2

2

0,2

КД203А

8

8

8

8

8

8

0,15

АЛ307

2

2

2

2

2

2

0,2

КТ 315А

2

4

2

4

2

2

0,1

РС4. 524.211

2

2

2

2

2

2

0,65

КУ202Н

2

2

2

2

2

2

0,15

XP

2

2

2

2

2

2

0,5

Резистор

11

15

11

15

11

11

0,1

Конденсатор

5

5

5

5

5

5

0,12

Всего

10,25

12,75

14,15

11,25

14,25

12,55

-

Расход основных материалов:

Каждый из выбранных вариантов требует примерно одинакового количества основных материалов и сырья. Поэтому будем считать, что на создание одной платы для каждого варианта уходит одинаковое количество основных материалов и сырья:

- 300 г фольгированного стеклотекстолита,

- 150 г припоя

- 30 г флюса.

На сегодняшний день эти материалы можно купить: 1 кг стеклотекстолита СФ-2-50 стоит 10 грн., 1 кг припоя ПОС-61 - 18 грн., и 1 кг флюса - 5 грн.

Примем, что транспортные расходы составляют в среднем 15 % от стоимости материалов.

Затраты на сырье и материалы, включая доставку:

Зс = 0.3 * 10 + 0.15 * 18 + 0.15 * 5 + (0.3 * 10 + 0.15 * 18 + 0.15* 5)*0.03 = 7,43 грн.

12.2.2 Расчет основной и дополнительной заработной платы производственных рабочих

Для изготовления изделия достаточно двух рабочих: монтажника, который делает плату и выполняет ее монтаж, и наладчика, который с помощью осциллографа и генератора ее настраивает. Форма оплаты их труда - сдельная.

1. Монтажник затрачивает 2,5 ч на изготовление платы и 1 ч на монтаж. Его тарифная ставка составляет 2,2 грн/ч.

2. Наладчик настраивает плату за 0.5 ч. Тарифная ставка наладчика составляет 2 грн/ч.

Зная время, за которое изготавливается одна плата и тарифные ставки работников, можно определить основную зарплату (по формуле комплексной сдельной расценки):

Основная зарплата монтажника и наладчика составляет:

Зо = ?Счi *Nв = 2.2 * 2.5 + 2.2 * 1 + 2 * 0.5 = 8.7 грн (13.12)

где Сч - часовая тарифная ставка, грн.

Nв- норма времени на выполнение работы, ч.

Норму дополнительной зарплаты устанавливаем в размере 10 %, а отчисления на социальные мероприятия - 38 %:

Зд = 8.7*0.1 = 0.87 грн. (13.13)

Зот =(0.87+8.7)*0.38 = 3.64 грн. (13.14)

Общие затраты на зарплату:

Зоб = Зо + Зд + Зот = 8.7 + 0.87 + 3.64 = 13.21 грн. (13.15)

12.2.3 Определение затрат на содержание и эксплуатацию оборудования

Рабочая неделя составляет 5 дней по 8 часов в день, в году 251 рабочих дня. В процессе изготовления платы рабочие используют

- паяльник,

- осциллограф

- генератор

- блок питания.

Амортизационные отчисления за 1 час работы можно определить по формуле:

Стоимость паяльника около 15.5 грн.

Сп за 1 час работы: 15.5/(8*251)=0,008 грн.

При изготовлении платы паяльник используется в течение:

2.5(изготовление монтажником платы) +1(монтаж) =3.5 часа:

Сп =3.5 * 0.008 =0.028 грн.

2.Осциллограф в среднем стоит 580 грн. и для него, годовые отчисления 25 % от стоимости - 145 грн.

Отчисления за 1 час: 145/(8*251)=0,072 грн.

Осциллограф используется наладчиком 0,5 часа:

Амортизационные отчисления на осциллограф составляют:

Со = 0,5 * 0.072 = 0.036 грн.

3. Генератор в среднем стоит 220 грн.

Сг за 1 час работы: 220/(8*251)=0.1 грн.

Генератор используется наладчиком 0,5 часа:

Сг = 0.5 * 0. 1=0.05 грн.

4. Блок питания стоит 160 грн.

Сб за 1 час работы: 160/(8*251)=0,08 грн.

Блок питания используется наладчиком в течение 0,5 часа для тестирования изготавливаемой платы.

Сб = 0,5 * 0.08 =0.04 грн.

С = Сп+Со+Сб+Сг= 0.028 + 0.036 + 0.04 + 0.05 = 0.15 грн

Другие неучтенные расходы на содержание и эксплуатацию оборудования составляют 30 % от основной заработной платы.

ДР = 8.7 * 0.3 = 2.61 грн.

Общие расходы на содержание и эксплуатацию оборудования:

Экспл = 0.15 + 2.61 = 2.76 грн.

Зная стоимость деталей, затраты на зарплату, материалы и амортизацию, можно определить себестоимость каждого из вариантов изготовления. Она определяется как сумма общей стоимости деталей данного варианта реализации изделия, затрат на сырье и материалы, общих затрат на зарплату, общих расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.

Себестоимость по каждому варианту заносим в таблицу 13.8

Таблица 13.8 - Себестоимость по каждому варианту

Затраты

1

2

3

4

5

6

Затраты на сырье и материалы

7,43

7,43

7,43

7,43

7,43

7,43

Стоимость деталей

10,25

12,75

14,15

11,25

14,25

12,55

Общие затраты на зарплату

13,21

13,21

13,21

13,21

13,21

13,21

Общие расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

2,76

2,76

2,76

2,76

2,76

2,76

Всего

32,25

34,75

36,15

33,25

36,25

34,55

12.2.4 Выбор лучшего варианта исполнения по коэффициенту технико-экономического уровня

Последним важным шагом в принятии решения о выборе того или иного варианта конструктивного решения устройства - является расчет технико-экономического уровня.

Коэффициент технико-экономического уровня рассчитывается по формуле:

(13.16)

где Кту - коэффициент технического уровня;

С - себестоимость одного блока.

Рассчитаем коэффициент техническо-экономического уровня для каждого варианта:

Таблица 13.9 - Коэффициенты техническо-экономического уровня

Вариант

1

2

3

4

5

6

Кту

5,8306

4,0564

5,0128

5,4694

7,2436

6,4258

С

32,25

34,75

36,15

33,25

36,25

34,55

Ктэу

0,1841

0,1293

0,147

0,1737

0,2

0,19

Лучшим вариантом является вариант, у которого коэффициент технико-экономического уровня самый высокий. В нашем случае, наиболее эффективен - пятый вариант реализации (у этого варианта Ктэу = 0,2 ).

12.2.5 Расчет экономической эффективности внедрения АСУППМ

После выбора наиболее рационального варианта реализации АСУППМ на основе проведенного функционально стоимостного анализа необходимо определить, эффективно ли внедрение данной автоматизированной системы.

Расчет удельных затрат

Текущие затраты

Текущие затраты состоят из:

- зарплаты обслуживающего персонала за год

СЗ = 580*12*0.5 = 3480 грн.;

- социальных отчислений Сотч = 3480*0,38 = 1322,5 грн.;

- стоимости машинного времени

СМ = 0,87*(365-104-10)*8 = 1746,96 грн.;

- накладных расходов СН = 3480*0,7 = 2436 грн.

Общие текущие затраты С2 = 3480+1322,5+1746,96+2436 = 8985,46 грн.

Капитальные затраты

Стоимость разрабатываемого устройства (РУ) зависит от:

- себестоимости РУ: 36,25 грн;

- предвиденной прибыли: 35% от себестоимости;

- настройки сервера: 1550 грн.;

- обучения персонала: 1 человек - 520 грн.

- минимального количества предприятий, предполагаемых для внедрения системы управления радиолокатором: 1 база;

- минимальное количество изделий, требуемых для внедрения на одну базу - 600 шт.

Общая цена: [(36,25*600)*0,87+520+1550]*1,2 = 25191 грн, в том числе НДС (20%).

Капитальные затраты состоят из:

- затрат на приобретение ПК:

Затраты на приобретение ПК рассчитывается по формуле

СУПК= СПК*Кисп,

где СПК - стоимость ПК

Кисп - коэффициент использования ПК для работы с ПП

СУПК =2800*0.5=1400 грн.

- затрат на приобретение системы = 25191 грн.;

Общие капитальные затраты К2=1400+25191= 26591 грн.

Приведенные затраты

Приведенные затраты рассчитываются по формуле:

(13.17)

где Ен - нормативный коэффициент, равный 0,15.

З2=С2 + К2 * ЕН = 8985,46 + 26591*0.15= 12974,11 грн.

До внедрения системы управления сушильной камерой пиломатериалов в промышленности пользовались ручным управлением, затраты, приходящиеся на поддержку системы в исправном состоянии (системы в целом) составляют около 70000 грн.

Расчетная эффективность

(13.18)

ЕР=(70000-8985,46) / 26591= 2,3 >0,15

Период окупаемости

(13.19)

Период окупаемости должен быть tок < 2 лет

tок= 1/2,3 = 0,4 года = 146 дней

Годовой экономический эффект

(13.20)

Поскольку все расчеты делались на год, то Аг=1

Эг = 70000-12974,11= 57025,89 грн.

Строим графики по уравнению: З = С * N + Ен*К

где Ен = 0,15 - нормативный коэффициент эффективности

N - количество дней

Сн =8985,46/365=24,6;

Сб =70000/365=191,8;

Базовый вариант: Зб = Сб * N= 191,8*N;

Новый вариант: Зн = Сн * N + 0,15*Кн = 24,6*N+26591*0.15

Точка безубыточности: N=26591*0.15/(191,8 - 24,6)= 23,9

Рисунок 13.8 - Точка безубыточности

Выводы

В результате проведенного функционально-стоимостного анализа Автоматизированной системы управления процессом пастеризации молока был выбран оптимальный вариант разработки устройства, в котором функции реализуются следующим образом:

Отображение информации: ЖК индикатор.

Организация связи с датчиками: Интерфейс .

Управление нагревательными элементами: Тиристорные ключи.

Ввод данных: Кнопки управления.

Хранение информации в энергонезависимой памяти: В виде многих переменных .

13. Охрана труда

Охрана труда рассматривается как одна из важнейших экономических и социальных задач развития нашей страны.

В соответствии с Кабинетом Министров №442 от 1992 года про аттестацию рабочих мест все рабочие места должны быть аттестованы.

Как и любое производственное помещение, лаборатория, использовавшаяся для разработки автоматизированной системы управления процессом пастеризации молока должна соответствовать нормам, описанным в ДСанПiН 3.3.2-007-98 и ДНАОП 0.00-1.31-99 в целях обеспечения безопасности и продуктивности производственного процесса.

В данном разделе дипломного проекта будут рассмотрены и учтены все вредные воздействия, которые могут возникать в исследуемом помещении и сделаны выводы о соответствии параметров этого помещения стандартам (рисунок 14.1).

Виды выполняемых работ: - разработка схем и чертежей системы в электронном виде (30%), набор документации (20%), проведение расчетов (40%), поиск информации в глобальной сети интернет (10%), необходимой для разработки устройств автоматизации.

Рисунок 14.1 - Место расположения, Х - расположение окон

13.1 Анализ условий труда

Подсистема учета электроэнергии для системы диспетчерского управления района разрабатывалась в лаборатории, схема которой представлена на рисунке 14.2. Размеры помещения: 6.60х6.20х3.20 метра. Соответственно, площадь помещения составляет 40.92 м2 , объем - 130,94 м3 ( рисунок 14.2).

Рисунок 14.2 - План помещения

Помещение разсчитано на 4 рабочих места, каждое из которых оборудовано персональным копьютером типа AMD Athlon 1.2 и 17” монитором Samsung SM 905 (разрешение - 1024 х 768 при кадровой развертке 100 Hz). Так же в помещении находится лазерный принтер Lexmark E120n.

13.2 Воздушная среда

Согласно ДСанПіН 3.3 2-007-98 объём производственных помещений должен быть таким, чтобы на каждого рабочего приходилось не менее 6м2 площади, высота потолка - не менее 3,2 м, а объём не менее 20 м3 (таблица 14.1).

Таблица 14.1 - Характеристики помещения

Название характеристики

Норматив

Фактическое значение

Полезная площадь помещения из расчёта на человека

2

8.3м2

Полезный объём помещения из расчёта на человека

Не менее 20м3

30.9 м3

Высота помещения

3-3,5 м

3,2 м

Расстояние между рабочими местами

1.2м

2.1м

Из таблицы 14.1 можно сделать вывод, что помещение соответствует ДСанПіН 3.3 2-007-98 по показателям объема и площади на одного человека, а также и другим не менее важным показателям.

В таблицу 14.2 сведены нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха на рабочих местах согласно ДСанПiН 3.3.6.042-99, устанавливающему нормы производственного микроклимата для помещений категории 1а (работы производятся сидя и не требуют физического напряжения, а расход энергии составляет менее 120 ккал/ч), а также измеренные параметры воздушной среды.

Таблица 14.2 - Параметры микроклимата помещения

Параметры

Холодный период

Теплый период

Допустимая

Реальная

Допустимая

Реальная

Температура, 0С

21-25

18-22

22-28

25-30

Относительная влажность, %

75

40-60

55 при темп.28

60-75

Скорость воздуха, м/с

Не более 0,1

<0.1

0.1-0.2

<0.1

Как видно из таблицы, температура воздуха в теплый период не соответствует нормам, поэтому в помещение необходимо установить кондиционер. Расчет продуктивности кондиционера в рабочих помещениях можно провести по количеству работающих в помещении с учетом нормативных требований (ДСанПіН 3.3.2.007 - 98).

Проведем расчет избыточного тепла в помещении используя ф-лу IVIC:

(14.1)

W - количество тепла

S = 42 кв. м.- площадь помещения

С1= 8.76 кв. м - площадь окна выходящего св-вос

D = 1, жалюзи

e1-e3 - е1=4 - количество ПК, е2=1 - принтеров, е3=4 -человек,

Из этих расчетов следует, что кондиционер должен компенсировать 5.04кВт энергии, следовательно, его мощность должна составлять не менее 6кВт. Исходя из этого для установки в помещение можно рекомендовать кондиционер Daikin FTXS71E/RXS71E c номинальной мощностью охлаждения 6кВт, нагрева - 7кВт, уровень внутреннего шума - 40дБ(А), потребляемая мощность 1.6 кВт.

13.3 Освещение

Естественное освещение осуществляется через оконные проемы и, таким образом, является боковым. В соответствие с ДСанПiН 3.3.6.042-99, естественное освещение должно осуществляться через световые проемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент природного освещения КЕО не ниже 2,5%, так как в помещении проводятся работы относящиеся ко II - му разряду зрительных работ.

В помещении используется естественное и искусственное освещение. Естественное освещение осуществляется с помощью трех выходящих на северо-восток оконных проемов общей площадью Sо=1,5 1,95 3= 8,76 м2.

Определим соотношение площади светового проема (окна) к площади помещения:

, (14.2)

Поскольку i больше правой границы промежутка [0.14..0.16], то естественное освещение данного помещения соответствует норме.

Для работы в темное время суток в помещении предусмотрено искусственное освещение - 12 светильников DIAL 3 BS 900-Leuchte, световой поток: 3350Лм, мощность 43Вт каждый.

Для расчета освещенности в помещении был использован программный пакет DIALux v 4.1. Результаты расчета показаны на рисунке 10.3.

Рисунок 14.3 - Распределение освещенности на рабочих местах

Значение искусственной освещенности на рабочих местах в исследуемом помещении удовлетворяет норме, согласно ДСанПiН 3.3.6.042-99: Еф > ен = 300 лк.

13.4 Электробезопасность

Рабочее помещение - сухое, без повышенной опасностью поражения током, так как провода, которые находятся под напряжением, располагаются в зоне доступности рабочего персонала. Проводка в помещении внутренняя, выключатели и розетки защищены пластмассовыми корпусами, имеется зануление корпуса компьютера. Напряжение сети 220 В, частота 50 Гц. Светильники расположены на высоте 3.2 м, это превышает высоту 2,5 м, установленную норму, поэтому исключается возможность прикосновения персонала к металлическим частям светильников.

Компьютер имеет двойную изоляцию: изоляцию блока питания и покрытый пластмассой корпус, предусмотрено зануление через разъём евровилки электропитания.

Проведем расчет тока нагрузки в сети, к которой они подключены. Для начала необходимо рассчитать полную мощность всего оборудования используемого в рассматриваемом помещении:

, (14.3)

где - суммарная мощность электроприборов в помещении, Вт;

=300 Вт - мощность одного ПК в помещении, Вт;

= 340 Вт- мощность принтера, Вт;

= 1600 Вт - мощность кондиционера, Вт;

= 43 Вт - мощность одного осветительного прибора, Вт;

= 4- количество ПК в помещении;

= 12 - количество осветительных приборов в помещении.

Таким образом:

3656 Вт, (14.4)

Зная полную мощность можно рассчитать ток нагрузки:

, (14.5)

Так как используется медный провод типа ВВП с площадью сечения 2.5 мм2 и максимальным током нагрузки 28А, то рассчитанный ток нагрузки удовлетворяет нашим требованиям по току.

Для предотвращения поражения электрическим током используется ряд организационно-технических мероприятий:

малые напряжения;

зануление;

изоляция токоведущих частей;

? расположение проводов питания вне зоны передвижения людей;

обязательные инструктажи по технике безопасности.

13.5 Пожарная безопасность

Рассматриваемая лаборатория согласно ОНТП 24-86 относится к категории “В”, классу “П-IIа" ПУЭ 76/87 по взрывоопасности и пожарной. В лаборатории имеются следующие горючие вещества:

волокнистые (бумага); твердые (дерево)

Характеристики некоторых горючих материалов, находящихся в помещении приведены в таблице 10.3

Таблица 14.3

Материал

Возгорае-мость

Температу-ра воспла-менения,°С

Скорость выгорания в 1 кг/м2 в 1 мин

Теплотвор-ная способ-ность, Дж/кг

Характер пламени

Полистирол

Горючий

274

4,4

4,18 107

Коптящее

Полиэтилен

Горючий

306

2,5

1,13 107

Бездымное

Полихлор-винил

Горючий

510

1,7

3,76 107

Коптящее

Резина

Горючий

220

--

4,9 107

--

Текстолит

Горючий

358

1,3

2,38 107

Самозату-

хающий

Бумага

Горючий

233

2,5

4,9 107

--

Ткань

Горючий

490

1,5

3,1 107

--

Дерево

Горючий

450

--

4,9 107

--

Пожар в лаборатории представляет особую опасность, т.к. сопряжен с большими материальными потерями. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окислителя и источника зажигания. Горючими веществами являются строительные материалы для акустической отделки помещений, двери, деревянная и пластиковая мебель, паркетные полы, бумага для принтера, корпуса ПЭВМ и принтеров, изоляция кабелей. Особенностью современных ПЭВМ является очень высокая плотность расположения элементов электронных схем. При прохождении электрического тока по проводникам и деталям выделяется тепло, что в условиях их высокой плотности может привести к перегреву. Надежная работа отдельных элементов и электронных схем в целом обеспечивается только в определенных интервалах температуры, влажности и при заданных электрических параметрах. При отклонении реальных условий эксплуатации от расчетных, могут возникнуть пожароопасные ситуации.

Так как ПЭВМ имеют большую стоимость, учитывая категорию пожарной опасности помещения, здания должны быть I и II степени огнестойкости. По факту имеем следующие материалы в конструкции здания: бетон, металл, кирпич (I степень огнестойкости), а также гипсобетон (II степень огнестойкости).

Для тушения пожара в начальной стадии его возникновения в помещении установлены 4 углекислотных огнетушителей ОУ-5 (из расчета два огнетушителя на 20 м2 площади по ППБУ-95).

Для предотвращения пожара в лаборатории приняты такие меры:

предусмотрен свободный доступ к сетевым рубильникам и выключателям;

на случай короткого замыкания предусмотрены предохранители и автоматическое отключение сети (зануление);

имеются 4 огнетушителя ОУ-5 для тушения электрооборудования;

установлено два комбинированных пожарных извещателя MG- 2300, что соответсвует требованию ППБУ-95;

ширина дверей не меньше 0,8 м;

рядом со входом в помещение находится пожарный кран;

необходимо дополнительно установить датчики комбинированного типа 4 штуки.

13.6 Анализ шума

В помещении при работе ПК основными источниками шума являются внутренние вентиляторы систем охлаждения ПК, кондиционер, печатающее устройство. Согласно ДСанПiН 3.3.6.042-99 уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА.

При наличии в лаборатории множества источников шума, каковыми являются фоновый шум, принтеры, необходимо высчитать эквивалентное значение шума, которое потом сравнить с пороговым значением, для помещений данной категории.

, (14.6)

где Li - уровень шума данного источника (устройства);

Ti - время работы данного источника (устройства);

T - общее время работы;

n - количество источников шума данного типа.

Для данной лаборатории необходимые переменные составляют :

L1 = 40 дБА, T1 = 8 часов, n =1 - фоновый шум;

L2 = 35 дБА, T2 = 8 часов, n =4 - шум ПЭВМ;

L3 = 48 дБА, T3 = 2 часа, n =1 - шум принтера ;

L4 = 40 дБА, T3 = 4 часа, n =1 - шум кондиционера;

T = 8 часов.

Подставляем полученные величины в формулу (10.6):

= 46,38 дБА(14.7)

Из чего можно сделать вывод, что в данном помещении уровень шума соответствует норме, так как не превышает порог в 50дБА.

13.7 Организаци...


Подобные документы

  • Сущность и режимы пастеризации молока на производстве. Технологический процесс обработки молока. Характеристика мехатронной системы пастеризации. Выбор средств автоматического контроля параметров. Инструменты регулирования давления в пастеризаторе.

    курсовая работа [231,2 K], добавлен 08.02.2016

  • Описание функциональной схемы автоматизации процесса пастеризации молока. Исследование средств измерения температуры, давления (манометра), расхода, концентрации и уровня, принцип их действия. Сравнение двух типов контактных температурных датчиков.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 07.05.2016

  • Разработка функциональной и структурной схемы автоматизированной системы управления процессом атмосферной перегонки нефти. Разработка соединений и подключений. Программно-математическое обеспечение системы. Расчет экономического эффекта от внедрения АСУ.

    дипломная работа [7,8 M], добавлен 11.08.2011

  • Расчет устойчивости одноконтурной системы регулирования. Технологический процесс восстановления молока. Выбор средств его автоматического контроля и регулирования. Описание установки для растворения сухих молочных продуктов и емкости для хранения молока.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.01.2015

  • Физико-химические, микробиологические, органолептические показатели молока пастеризованного, его пищевая ценность. Характеристика сливок питьевых. Описание и состав сырья, вспомогательных материалов и тары. Технологический процесс производства молока.

    курсовая работа [128,4 K], добавлен 25.11.2014

  • Разработка системы плавного пуска двигателя постоянного тока на базе микроконтроллера. Выбор широтно-импульсного преобразователя. Разработка системы управления транзистором и изготовление печатной платы. Статические и энергетические характеристики.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.04.2009

  • Описание технологии хранения молока. Описание функциональной схемы автоматизации. Контроль качества при хранении молока. Описание элементов контура регулирования. Виртуальный эксперимент и его описание. Разработка тестов, их разновидности и сущность.

    курсовая работа [37,6 K], добавлен 05.03.2009

  • Описание работы принципиальной электрической схемы стационарного раздатчика кормов РКС-3000. Расчет и выбор пускозащитной аппаратуры и элементов автоматики. Разработка технологии монтажа средств автоматизации и компоновка пульта (станции управления).

    курсовая работа [457,7 K], добавлен 17.03.2012

  • Технологический процесс, оборудование и математическая модель объекта. Разработка структурной и функциональной схемы автоматизации, расчет и выбор исполнительных механизмов, работа принципиальной электрической схемы. Затраты на содержание механизмов.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 16.04.2012

  • Общая характеристика автоматизированных систем. Требования к системе управления роботом. Разработка структурной электрической схемы. Обоснование и выбор функциональной схемы. Выбор исполнительного двигателя. Проектирование ряда датчиков и систем.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.11.2009

  • Качество молока, поступающего для промышленной переработки на предприятия молочной промышленности. Органолептические показатели молока-сырья. Характеристика ассортимента и переработка молока. Продуктовый расчет молока цельного сгущенного с сахаром.

    курсовая работа [358,0 K], добавлен 15.04.2012

  • Модульные программируемые контроллеры для решения задач автоматизации среднего уровня сложности. Модернизация автоматического управления станком на устройстве абразивной зачистки крупносортного цеха ОАО "ЕВРАЗ НТМК". Описание кинематической схемы.

    курсовая работа [5,3 M], добавлен 16.10.2013

  • Пищевая ценность, состав, свойства коровьего молока. Вода и сухое вещество, ферменты и гормоны, микрофлора сырого молока. Переработке молока предприятиями молочной промышленности. Приемка и первичная обработка молока. Технология получения молока и сливок.

    курсовая работа [41,6 K], добавлен 18.09.2010

  • Технологическое описание структурной схемы проекта по автоматизации процесса переработки предельных углеводородных газов. Изучение функциональной схемы автоматизации и обоснование выбора средств КИП установки. Математическая модель контура регулирования.

    контрольная работа [67,1 K], добавлен 13.06.2012

  • Частное предприятие "Молокозавод Струговский". Основная производственно-техническая деятельность: переработка молока от поставщиков и производство пастеризованного молока, сметаны, творога и кефира. Пункты сбыта продукции. Расчет и подбор оборудования.

    курсовая работа [48,0 K], добавлен 23.08.2009

  • Первичная обработка, транспортирование и хранение молока, приемка и оценка его качества. Способы очистки молока и режимы его охлаждения. Сепарирование и нормализация, гомогенизация молока. Тепловая обработка молока. Подбор технологического оборудования.

    курсовая работа [451,9 K], добавлен 14.11.2010

  • Физико-химические показатели молока. Подбор оборудования в приемный цех. Устройство и монтаж резервуара Г6-ОМГ. Центробежный самовсасывающий электронасос 50-3Ц7.1-20. Схема подключения к резервуару трубопроводов для молока. Расчет диаметра молокопровода.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.11.2014

  • Основные приемы и технологический процесс производства деревянных панелей. Выбор аппаратных средств автоматизации системы управления линии обработки. Структурная схема системы управления технологическим процессом. Разработка системы визуализации.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.06.2013

  • Рассмотрение схемы производства пастеризованного молока с указанием и обоснованием технологических режимов. Особенности технологии отдельных видов питьевого молока: восстановленного, топленого и белкового. Способы производства кисломолочных напитков.

    контрольная работа [445,8 K], добавлен 08.02.2012

  • Технологический процесс переработки молока. Описание работы пастеризационно-охладительной установки для молока производительностью 10000 л/ч. Расчет распределения сопротивлений по секциям. Техника безопасности при эксплуатации пастеризатора-охладителя.

    курсовая работа [114,1 K], добавлен 22.04.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.