Для каждого вида анализа применяем однофакторный эксперимент, задавая два дополнительных значения настройки регулятора, Кр = Кр0 + ΔКр, при значении Кр0 = 1.14 207 соответствующее 20%-ное изменение ΔКр составит 0.22 841, соответственно, для эксперимента принимаем значения Кр (-20) = 0.91 466 и Кр (+20) = 1.37 048, значение Ти0 = 42.53 764, соответственно, ΔТи = 8.50 753, Ти (-20) = 34.3 011, Ти (+20) = 51.4 517, значение Тд0 = 10.68 545, соответственно, ΔТд = 2.13 709, Тд (-20) = 8.54 836 и Тд (+20) = 12.
82 254.
Аналогично получаем по три семейства из трех графиков для каждого проведенного однофакторного эксперимента.
АФЧХ для разомкнутой САР при изменении Кр
Пересечение графиками АФЧХ всех трех характеристик оси не охватывают точку (-1;j0).
АФЧХ для разомкнутой САР при изменении Ти.
Пересечение графиками АФЧХ всех трех характеристик оси не охватывают точку (-1;j0).
АФЧХ для разомкнутой САР при изменении Тд.
Пересечение графиками АФЧХ всех трех характеристик оси не охватывают точку (-1;j0).
ПХ замкнутой САР по управлению при изменении Кр
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 270, σ = 0.05, η = 139%;
для Кр (0.8) — tp = 160, σ = 0.05, η = 118%;
для Кр (1.2) — tp = 450, σ = 0.05, η = 152%;
ПХ замкнутой САР по управлению при изменении Ти.
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 200, σ = 0.05, η = 141%;
для Кр (0.8) — tp = 200, σ = 0.05, η = 149%;
для Кр (1.2) — tp = 200, σ = 0.05, η = 135%;
ПХ замкнутой САР по управлению при изменении Тд.
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 210, σ = 0.05, η = 117%;
для Кр (0.8) — tp = 140, σ = 0.05, η = 128%;
для Кр (1.2) — tp = 300, σ = 0.05, η = 146%;
ПХ замкнутой САР по возмущению при изменении Кр
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 79%;
для Кр (0.8) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 83%;
для Кр (1.2) — tp = 400, σ = 0.0001, η = 80%;
ПХ замкнутой САР по возмущению при изменении Ти.
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 80%;
для Кр (0.8) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 80%;
для Кр (1.2) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 80%;
ПХ замкнутой САР по возмущению при изменении Тд.
Параметры характеристик:
для Кр (0) — tp = 250, σ = 0.0001, η = 81%;
для Кр (0.8) — tp = 190, σ = 0.0001, η = 79%;
для Кр (1.2) — tp = 330, σ = 0.0001, η = 78%;
По результатам компьютерного моделирования в системе MatLab с программными надстройками «Reg_Opt» можно сформулировать следующие выводы:
— для П-регулятора увеличение Кр влечет за собой увеличение амплитуды в начале переходного процесса по управлению (время регулирования не меняется) и уменьшение амплитуды с одновременным увеличением количества периодов колебаний переходного процесса по возмущению (увеличение времени регулирования);
— для ПИ-регулятора при переходном процессе по управлению повышение Кр влечет увеличение амплитуды колебаний в начале переходного процесса, увеличивает количество периодов колебаний и, как следствие, увеличивает время регулирования, а уменьшение Кр влечет за собой только незначительное снижение амплитуды начальной фазы колебаний (уменьшение коэффициент перерегулирования). Увеличение Ти снижает амплитуду колебаний в начале переходного процесса. При анализе переходного процесса по возмущению, увеличение Кр влечет за собой повышение коэффициента перерегулирования, снижение Кр влечет сглаживание колебаний после первого полупериода. Увеличение Ти сглаживает колебания по огибающей, уменьшение Ти увеличивает амплитуду колебаний. При анализе ПХ по возмущению изменения обеих варьируемых величин не влияют на значение времени регулирования;
— для ПИД-регулятора при переходном процессе по управлению увеличение Кр влечет за собой увеличение амплитуды колебаний, увеличение количества периодов, и следовательно, времени регулирования, а уменьшение Кр снижает амплитуду, увеличивает количество периодов колебаний при неизменном времени регулирования. Изменения Ти не оказывают существенного влияния на параметры переходного процесса, при увеличении Ти незначительно увеличивается амплитуда колебаний. Изменения Тд влияют аналогично изменениям Ти, при том, что снижение Тд незначительно сглаживает колебания к огибающей после первого полупериода переходного процесса. При анализе переходного процесса по возмущению было выявлено, что увеличение Кр влечет за собой увеличение амплитуды колебаний после первого полупериода и увеличивает время регулирования, снижение же Кр влечет за собой некоторое сглаживание остаточных колебаний к огибающей. Изменения Ти и Тд не оказывают существенного влияния на параметры переходного процесса, их действие аналогично Кр, только в значительно меньших пропорцях.
Глава 5. Технико-экономическое обоснование проекта.
5.
1. Определение себестоимости разработки системы.
В состав конструкторской группы входят следующие штатные единицы:
ведущий инженер (должностной оклад 16 600 руб/мес);
инженерконструктор 1-й категории (должностной оклад 14 280 руб/мес);
инженерконструктор 2-й категории (должностной оклад 12 598 руб/мес);
техник (должностной оклад 10 597 руб/мес).
Перечень основных этапов ОКР при разработке проекта модернизации электропривода промышленной установки:
1 этап:
подготовительный (разработка технического задания) — подбор и изучение технической литературы, патентов, аналогичных изделий.
Результатом данного этапа должно быть сформулированное техническое задание и аналитический обзор аналогов.
2 этап:
разработка и рассмотрение эскизного проекта (совокупности первичных конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструкторские решения, дающие общие представления об изделии и принципе его работы) — разработка различных вариантов выполнения изделия, проведение расчетов, уточнение требований, разработка рекомендаций к методике испытаний.
Результатом должен быть подробный эскизный проект.
3 этап:
разработка и рассмотрение технического проекта (совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление о разрабатываемой системе и исходные данные для разработки рабочей документации) — разработка принципиальных, монтажных схем, чертежей, спецификаций, конструкторские расчеты.
Результаткомплект конструкторской документации.
4 этап:
разработка и рассмотрение рабочего проекта (совокупности рабочих конструкторских документов, разработка технологии изготовления опытных образцов изделия, инструкций о методах испытания, разработка проекта технических условий), разработка технологических процессов, инструкций по эксплуатации, составление и согласование технического задание на выполнение опытного образца.
Результаткомплект технологической документации и утвержденное ТЗ на опытный образец.
5 этап:
изготовление и испытание опытных образцов изделия, корректировка технической документации по результатам испытанийизготовление и испытание опытного образца.
Результатопытный образец и откорректированная документация.
6 этап:
составление технического отчета по теме и предоставление технической документации и опытного образца заказчику.
Результатутверждение технического отчета по теме.
Таблица 5.
1. Расчет трудозатрат по рабочему времени Этап Содержание работ Колво исполни-телей Должность Продолжи-тельность, дней Подготовительный Ознакомление с заданием на проектирование 4 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, Техник 30 Изучение литературы 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 120 Изучение аналогов 2 Инженерконструктор 2к, Техник 110 Разработка ТЗ на проектирование 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 2к 50 Эскизный Анализ и разработка функциональной схемы, алгоритмов функционирования системы 3 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, Техник 60 Проработка конструкции системы в целом 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 20 Составление пояснительной записки к эскизному проекту 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 70 Технический проект Разработка узлов системы, расчеты 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Конструкторские расчеты 1 Инженерконструктор 2к 110 Разработка чертежей 1 Техник 120 Составление спецификации 1 Техник 30 Составление пояснительной записки к техническому проекту 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 140 Рабочий проект Составление и утверждение ТЗ на опытный образец 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, 60 Составление заявки на материалы и комплектующие изделия 2 Инженерконструктор 2к категории, Техник 30 Составление технического описания 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 30 Технологическая подготовка производства Разработка технологического процесса моделирования 1 Ведущий инженер 70 Поизводство Изготовление опытной модели системы 2 Инженерконструктор 2к, Техник 170 Испытания Испытания опытной модели системы 2 Инженерконструктор 2к, Техник 110 Корректировка ТД Корректировка и оформление окончательного комплекта технической документации 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Прием ОКР Передача выполненного проекта заказчику 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 40.
Таблица 5.
2. Расчет фонда оплаты труда разработчиков Должность Д. О., руб/мес Оплата, руб/день Продолжительность работ, дни Итого, руб. Ведущий инженер 16 600 754,5 69 52 061.
Инженерконструктор 1к 14 280 649,1 73 47 384.
Инженерконструктор 2к 12 598 572,6 77 44 090.
Техник 10 597 482,7 66 31 858.
Итого тарифная З.П. 175 393.
Доплаты (30% от тарифн. З.П.) 52 618.
Основная З.П. 228 011.
Дополнительная З.П. (5% от осн. ЗП) 11 401.
Сумма основной и дополнительной З.П. 239 412 ЕСН (34%) 62 247.
Итого расходы на заработную плату 301 659.
5.
2. Расчет стоимости опытного образца.
Таблица 5.
3. Расчет стоимости изготовления опытной модели Статья расходов Позиция Стоимость, руб Основные и вспомогательные материалы Механические комплектующие 2430.
Датчики 1980.
Электродвигатель 6700.
Контроллер 4200.
Прочие электронные компоненты, блоки питания 6400.
Расходные материалы крепеж 3500.
Сборка модели системы 8200.
Испытания системы 14 000.
Дополнительные расходы на испытания.
Итого: 52 410.
Суммарная стоимость разработки изделия с учетом изготовления и испытаний опытного образца составляет 354 069 руб.
5.
3. Определение стоимости серийного образца модернизированного привода шлюзовой кабины.
Розничная цена в значительной степени зависит от планируемого объема производства. Зададимся количеством производимых изделий 1000 штук.
Для определенной партии разработанного изделия розничная цена будет состоять из четырех составляющихсебестоимость материалов, себестоимость работ по изготовлению, доля стоимости разработки и планируемый размер прибыли.
Определим себестоимость материалов изделия исходя из размера партии в 1000 штук. Для этого обратимся к рыночным ценам на типовые делали, узлы и комплектующие для размещения заказа на изготовление партии в 1000 комплектов изделий.
Таблица 5.
4. Определение себестоимости изделия в партии.
Статья расходов Наименование Сумма Материалы Электродвигатель 3980.
Датчики 1630.
Механические комплектующие 810 Контроллер 2960.
Прочие электронные компоненты, блоки питания 390 Расходные материалы крепеж 1540.
Работы Сборка 1650.
Регулировки 1900.
Тест ОТК 870 ИТОГО 15 730.
Доля стоимости разработки в себестоимости 1 изделия составит 45 рублей. Также в себестоимости изделия следует учесть затраты на сертификацию и испытания, а также расходы на упаковку. Тариф на сертификацию аналогичных изделий составляет порядка 35 000 рублей, расходы на клинические испытания оценим в 30 000 рублей. Упаковка каждого изделия составит порядка 25 рублей. Итого партия изделий в количестве 1000 штук будет стоить 15 864 166 рублей.
Таким образом, установив коэффициент прибыли 1.5 (нормальная среднерыночная величина) получаем ориентировочную розничную цену изделия 23 798 руб, что является конкурентным предложением по отношению к существующим аналогам.
5.
4. Определение оптимальной отпускной цены модернизированного привода.
Проведенные маркетинговые исследования позволили установить зависимость спроса на предлагаемый модернизированный привод от цены. Произведен расчет критического объема производства и прибыли в зависимости от отпускной цены:
Nкр = Сгод/(Цизд — Сизд).
где Nкр — критический объем производства, шт/год, Цизд — цена изделия для клиента, руб, Сизд — себестоимость изделия, руб.
Объем годовой валовой прибыли может быть вычислении по формуле:
Iгод = Nизд х (Nспр — Сизд) — Сгод Выполним расчеты для различных значений цены, предполагая величину изменения спроса (Nспр) в зависимости от цены по среднерыночным показателям. Результаты расчетов приведены на графиках 5.
1. — 5.
3.
График 5.
1. Зависимость спроса от цены изделия.
График 5.
2. Зависимость Nкр от цены изделия График 5.
3. Зависимость годовой прибыли от цены изделия с учетом спроса По графику нетрудно определить, что прибыль максимальна при ожидаемом спросе в 1603 изделий в год по цене 23 000 рублей.
Заключение
.
Целью данной работы была разработка системы автоматизации управления в рамках модернизации промышленной установки. Основными задачами, решенными в работе, являются определение основных закономерностей для автоматического управления связаннями электродвигателями, обзор современных технологий автоматизации таких установок, анализ аналогов, далее были составлены структурная схема, произведены необходимые расчеты для подбора комплектующих, выполнено составление схемы и согласование ее узлов.
Актуальность темы
дипломного проекта обусловлена необходимостью повышения эффективности и техникоэкономических показателей модернизируемой установки для повышения рентабельности, качества продукции и конкурентоспособности.
Абдулаев Д.А., Арипов М. Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. М., Радио и связь, 1985.
Арзамасов Б.Н., Бромстрем В. А. и др. Конструкционные материалы, Справочник. М., Машиностроение, 1990.
Арипов М. Н. Захаров Г. П. Малиновский С. Т. Цифровые устройства и микропроцессоры. М., Радио и связь, 1988.
Белинкий Е. А. Расчет и эксплуатационный режим однотрубных систем водяного отопления. М., Изд-во мин. коммун. хоз-ва, 1952.
Белов А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб., Наука и Техника, 2005.
Благих В. Т. Автоматическое регулирование отопления и вентиляции. Челябинск, Челябинское кн. изд-во, 1964.
Бобровников Л. З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1990.
Боккер П. Передача данных. М., Связь. 1980.
Браммер Ю.А., Пащук И. Н. Цифровые устройства. М., Высшая школа, 2004.
Воронов А. А. Теория автоматического управления. М., Высш. шк., 1986.
Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Наука, 1986.
Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М., Энергоиздат, 1987.
Дудников Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности. М., Химия, 1987.
Емельянов Г. А., Шварцман В. О. Передача дискретной информации. М., Радио и связь, 1982.
Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М., Радио и связь, 1988.
Калинина В. М. Безопасность жизнедеятельности на производстве. Л., Наука, 1989.
Келим Ю. М. Типовые элементы систем автоматического управления. М., ИнфраМ, 2002.
Клюев А. С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. М., Энергоатомиздат, 1989.
Клюев А. С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., Высшая школа, 1990.
Кулаков А. В. Автоматические контрольно измерительные приборы для химических производств. М., Химическая промышленность, 1985.
Кунаев Д.А., Платов В. П. Средства автоматической защиты электроустановок. М., Энергия, 1988.
Люлякин М.А., Николаев В. Г. Регулирование производительности компрессоров. М., Машиностроение, 1988.
Майне К. Р. Датчики контроля и регулирования в гидравлических системах. М., Легкая и пищевая промышленность, 1988.
Минько Э.В., Покровский А. В. Техникоэкономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах. Свердловск, Издательство Уральского университета, 1990.
Пятин Ю. М. Материалы в приборостроении и автоматике, Справочник. М., Машиностроение, 1985.
Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М., Радио и связь, 1990.
Севастьянов М. А. Экономические аспекты автоматизации промышленных установок. М., Наука, 1994.
Шувалов В. П. Передача дискретных сообщений. М., Радио и связь, 1990.
