Разработка системы слива жидкого гелия

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    2,09 Мб
  • Опубликовано:
    2014-01-31
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Разработка системы слива жидкого гелия

Содержание

Введение

Техническое задание на разработку ССГ

. Технологический раздел

.1 Разработка технологического процесса изготовления детали типа "Переходник"

.2 Расчет режимов резания

.3 Разработка управляющей программы

.4 Выбор технологического оборудования

. Конструкторский раздел

.1 Описание криогенно-вакуумной установки

.2 Транспортировка сжиженного гелия

.3 Конструкция и принцип действия вентиля дистанционного управления WEKA EPSYplus с электропневматическим позиционером Sipart PS2 фирмы Siemens

3. Система управления

.1 Описание компонентов системы

.1.1 Канал связи RS-485

.1.2 PROFIBUS

.1.3 Модуль связи DP/PA сoupler FDC 157-0

.1.4 Электропневматический позиционер для поступательного привода Sipart PS2 PA

.1.5 Разветвитель и терминатор SpliTConnect

.1.6 Кабель SIMATIC NET PROFIBUS

.1.7 PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft

.1.8 Источник бесперебойного питания АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V

.1.9 Вывод

3.2 Система управления электропневматическими позиционерами

.3 Конфигурация контроллера PROFIBUS

3.4 Описание алгоритма работы электропневматических позиционеров

.5 Тестовая программа. Графический язык программирования

.6 Описание программного кода тестовой программы

. Безопасность жизнедеятельности

. Организационно-экономический раздел

5.1 Калькулирование себестоимости продукции

.2 План производства изделий

6. Исследовательский раздел

Заключение

переходник гелий электропневматический позиционер

Техническое задание на разработку системы слива сжиженного гелия

С целью оптимизации работ по снабжению физических установок жидким гелием во время проведения сеанса, была поставлена задача дополнить криогенно-вакуумную установку физического канала 21К (КВУ 21К), путем создания автоматизированной системы управления сливом сжиженного гелия (АСУ ССГ) которая выполняла бы следующие задачи:

Накопление жидкого гелия в специальном накопительном сосуде до объема, равного 720 л в режимах работы криогенно-вакуумной установки (КВУ), при повышенной холодопроизводительности (захолаживание криогенного коллектора до Т=100 К, тренировка резонаторов при Т=2,5-3 К, криостатирование дефлекторов при Т=1,8 К) при условии, что уровень жидкого гелия в ванне промежуточного охлаждения (ВПО) не ниже 33 см.

Поддержание уровня жидкого гелия в НС при поддержании его уровня ВПО в заданных пределах, поддержание уровня в НС не выше 750 л и испарение по достижении этого уровня.

Контроль за подсоединением сосуда для транспортировки жидкого гелия (СТГ) к системе слива гелия (ССГ) в режиме интерактивного взаимодействия с клиентом, тестирование соединений.

Захолаживание ССГ.

Контроль за действиями клиента при наполнении СТГ.

Отепление(отогревание) ССГ.

Для реализации вышеперечисленных задач потребуется следующий принцип действия ССГ: сжиженный гелий из ВПО КВУ подаётся в накопительный сосуд ССГ через криогенный коллектор К1 и вентиль ДВ1.

Из ёмкости НС сжиженный гелий может заливаться в транспортные сосуды СТГ через вентиль РВ1 или испаряться электронагревателем W, образовавшийся газообразный гелий через вентиль ДВ2 и теплообменник ПТ направляется в хранилище криогенного цеха.


Сокращения:

          ВПО - ванна промежуточного охлаждения КВУ;

          НС - накопительный сосуд сжиженного гелия;

          ДВ1, ДВ2 - вентили дистанционного управления WEKA;

          РВ1, РВ2 - вентили с ручным управлением;

          ОК - обратный клапан;

          ПТ - пластинчатый теплообменник на улице;

          СТГ - транспортируемый гелиевый сосуд Дьюара;

          К1,К2,К3 - криогенные коллекторы;

          ЭНВ - электронагреватель воздуха;

-         W - электроиспаритель жидкого гелия;

          Н - непрерывный уровнемер жидкого гелия;

          Н1, Н2, Н3, H4(не показан) - точечные уровнемеры жидкого гелия.

ССГ размещена в помещении ПК1, на двух уровнях: на верхнем (отм. +2.55 м) - накопительный сосуд с вентилями ДВ1 и ДВ2, на нижнем (отм. -1.35 м) - СТГ с коммуникационными трубопроводами и вентилями РВ1 и РВ2, рампа, низкопрофильные весы для статического взвешивания, стойка с промышленным PC, блоками управления и дисплеем оператора СТГ.

. Технологический раздел

Как было сказано выше, система слива сжиженного гелия работает на накопление, испарение и слив накопленного сжиженного гелия в транспортные сосуды Дьюара и последующей транспортировки к физическим установкам. В данном разделе предложено использовать ССГ для транспортировки сжиженного гелия к термокамере по трубопроводу (Приложение 2), а также к технологической установке для проведения испытаний на ударный изгиб образцов из металла в транспортных сосудах.

Метод испытаний на ударный изгиб при температуре минус 2690 (ГОСТ 22848-77)

Данный метод был разработан Центральным научно-исследовательским институтом черной металлургии им. И.П. Бардина (ЦНИИЧМ), Центральным научно-исследовательским институтом машиностроения (ЦНИИМАШ), Центральным научно-исследовательским институтом материаловедения (ЦНИИМВ), Институтом проблем прочности АН УССР (ИПП АН УССР), Государственным институтом прикладной химии (ГИПХ), Всесоюзным научно-исследовательским институтом криогенного машиностроения (ВНИИКРИОГЕНМАШ).

Настоящий стандарт распространяется на металлы и сплавы и изделия из них и устанавливает метод испытания на ударный изгиб образцов при температурах от минус 100 до минус 269 °С. Нас интересуют испытания, проходящие при температуре кипения сжиженного гелия - минус 269°С.

При испытании определяются следующие характеристики:

§  работа К, затрачиваемая на разрушение образца;

§  ударная вязкость КС, равная отношению величины работы удара к начальной площади поперечного сечения образца в месте удара;

§  процент вязкой составляющей в изломе образца, разрушенного при ударном изгибе.

Для проведения испытания при минус 269°С применяют специальные копры (рис.1.2). Копры рекомендуется оснащать датчиками для измерения динамической нагрузки и прогиба образца и регистрирующей аппаратурой для автоматической записи диаграмм деформации.

Для испытания на ударный изгиб при температуре кипения жидкого гелия (минус 269 °С) образец помещают в контейнер, изготовленный из миллиметровой бумаги по ГОСТ 334 (рис.1.1). В верхней части контейнера имеется прорезь для заполнения его жидким гелием.

Рис. 1.1. Контейнер из миллиметровой бумаги

Контейнер с образцом помещают в криостат, который заполняют жидким гелием. После прекращения интенсивного кипения гелия контейнер с образцом выдерживают 5 - 10 мин, затем извлекают из криостата и устанавливают на опоры копра.

Время установки контейнера с образцом на опоры копра, начиная с момента извлечения из криостата до удара ножа маятника, не должно превышать 5 с.

Рис.1.2. Схема копра для испытаний в среде жидкого гелия 1 - основание копра; 2 - сильфон; 3 - объем для заливки жидкого хладоагента; 4 - тяги; 5 - молот; 6 - пневмоцилиндр; 7 - шток; 8 - шариковый замок; 9 - шторка; 10 - фотодатчик; 11 - образец; 12 - наковальня; 13 - динамометр

.1 Разработка технологического процесса изготовления детали типа "Переходник"

Служебное назначение детали

Переходник служит для соединения труб двух различных диаметров трубопровода. В данном случае переходник служит для соединения трубы диаметром 30мм и сильфона, диаметром 20 мм. Деталь сделана из легированной стали 12Х18Н10Т ГОСТ 3826-82. Содержит 0,12% углерода, 18% хрома, 10% никеля, до 1,5% титана. Условием выбора данного материала для производства детали "Переходник" было то, что деталь находится в среде под давлением, при температуре до -196 °С, а так же то, что деталь имеет сварные соединения. Сталь 12Х18Н10Т отвечает заданным условиям.

Определение характера (вида) производства

Для определения массы разбиваем деталь на элементарные геометрические фигуры и узнаем объем каждой фигуры (рис.2.1).

Рис.2.1. Деталь разбитая на элементарные геометрические фигуры

;

;

;

;

;

;

;

;

;


Находим массу детали по формуле:


Где =7,85г/см для стали

.

При годовой программе выпуска детали 700 штук в год и весе детали 0,241 кг по табличным значениям определяем тип производства - мелкосерийное. Определим размер партии деталей, запускаемых в производство одновременно, по формуле: где N - годовой выпуск деталей = 700 штук, t = 15 - норма запаса деталей для хранения на складе готовых деталей в ожидании сборки, 253 - число рабочих дней в году.

 

Расчет параметров заготовки

Способ получения заготовки - поковка

По таблице 22 стр.246-248 [5] определяем прессовое оборудование - горизонтально-ковочная машина

) Определим исходный индекс поковки, для чего определим следующие параметры поковки.

Исходный индекс принимает значение в диапазоне 1 -23. Численную велечину исходного индекса (ИН) можно определить по формуле:

ИН=NI + (MS -1) + (ST-1) + 2 (KT-1),

где NI - номер интервала, в который попадает масса поковки; MS - группа стали (MS=1 для группы стали М1, MS=2 для группы стали М2, MS=3 для группы стали М3); ST - степень сложности поковки (ST=1 для С1, ST=2 для С2, ST=3 для С3, ST=4 для С4); KT - класс точности (КТ=1 для Т1, КТ=2 для Т2, КТ=3 для Т3, КТ=4 для Т4)

2)       Расчетную масса поковки определим по формуле:

 ;

Где  -масса детали,

 - расчетный коэффициент (табл. 26 стр. 256 [5]),

Принимаем Кр=1,8;

 = 0.241 х 1,8 = 0,434 кг;

По табл. 4.3 стр. 103 [7] определяем номер интервала: NI = 1.

)         Класс точности определяем по табл. 25 стр. 255 [5]: Т4 (КТ=4)

)         Определяем группу стали по табл. 24 стр. 255 [5]: для стали 12Х18Н10Т - группа М1 (MS= 1 для М1);

)         Определим степень сложности поковки по отношению объема поковки  к объему геометрической фигуры в которую вписывается поковка :

;

где V - объем детали, К = 1,05 - коэффициент учитывающий увеличение объема поковки относительно объема детали;  - объем описанной фигуры ( цилиндра диаметром 30 мм , длинной 19мм) умноженной на коэффициент К = 1,05 (см. стр. 101 [7] )


;

;


Степень сложности - С3 (см. стр. 256 [5]). ST=3 для С3.

)         Определяем исходный индекс для последующего назначения основных припусков, допусков и отклонений:

ИН= 1+ (1-1) + (3-1) + 2(4-1)=9;

Исходный индекс = 9.

)         Конфигурация поверхности разъема - П (плоска)

Припуски и кузнечные напуски

)         Основные припуски (таб. 36 стр. 348-349) сведены в таблицу 1

таблица 1

Наименование Размера

Величина размера (мм)

Шероховатость поверхности Rz (мкм)

Припуск (мм)

Диаметр

30

25

1

Диаметр

20

25

1

Длина

19

25

1

Длина

9

25

1


Дополнительные припуски, учитывающие:

)         смещение по поверхности разъема штампа - 0.1 мм (табл. 4.7 стр. [7] )

2)       отклонение от плоскостности и прямолинейности (таб. 4.8 стр. 109 [7]):

наибольший размер заготовки (диаметр 30 мм): 0,3 мм.

)         Штамповочные уклоны (таб. 4.18 стр. 117 [7]) для наружных поверхностей (для горизонтально-ковочных машин) - не более

)         Радиусы закруглений (таб. 4,9 стр. 109[7])

наружных углов принимаем 2 мм

внутренних углов 2 мм

)         Размеры поковки, мм.

диаметр 30+(1+0,1+0,3)2= 32,8 мм

диаметр 20+(1+0,1+0,3)2= 22,8мм

длина 19 + 1= 20мм

длина 9+1= 10 мм

)         Полученные размеры поковки округляем с точностью до 0,5 мм. Допускаемые отклонения размеров (таб.4.10 стр 110-111 [7]) для поковки с исходным индексом 9:

диаметр:

диаметр:

длина:

длина:

Разработка маршрутного и операционного технологического процесса изготовления деталей

Технологические задачи при изготовлении детали переходник, обусловленные ее назначением, представлены на чертеже переходника. Рассматриваемая делать имеет удобные базовые поверхности и не вызывает технологических трудностей при ее изготовлении. При этом может использоваться высокопроизводительное оборудование и оснастка. Материал переходника - Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 3826-82, масса детали - 0.241 кг. Заготовка получена методом штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Приведенный (таблица 2) технологический процесс предусматривает обработку переходника при программе выпуска 700 шт/год.

Таблица 2

Опера- ция

Содержание или наименование операции

Станок, оборудование

Инструмент

Оснастка

005

Переход 1 Подрезать торец диаметром 30 мм, точить внешний контур диаметром 30мм на длину 9,5мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Проходной отогнутый резец с углом ϕ=450 ГОСТ 18878-73

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 2 Центрирование отверстие 4мм на глубину 4,5мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Центровочное сверло ГОСТ 14952-69

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 3 Сверлить отверстие диаметром 14 мм на глубину 10 мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Сверло ГОСТ 6647-64

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 4 Обработать поверхность 1 согласно чертежу

Токарный станок Hardinge GS 250L

Резец расточной ГОСТ 18883-73

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон

010

Переход 1 Обработать поверхность 2 согласно чертежу

Токарный станок Hardinge GS 250L

Проходной отогнутый резец с углом ϕ=450 ГОСТ 18878-73

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 2 Центрирование отверстие 4мм на глубину 4,5мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Резец расточной для глухих отверстий ГОСТ 18883-73

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 3 Сверлить отверстие диаметром 14 мм на глубину 14 мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Сверло ГОСТ 6647-64

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон


Переход 4 Расточить отверстие диаметром 17 мм на длину 14 мм

Токарный станок Hardinge GS 250L

Резец расточной ГОСТ 18883-73

Трехкулачко-вый самоцен-трирующийся патрон



Расчет припусков для поверхности D=30 мм

Расчетные значения заносятся в таблицу 3 приложения 2.

)Графы 2,3,13

Качество поверхности поковок, изготавливаемых штамповкой

Масса поковки 0.434 кг

RZ=200 , h=250

Расчет отклонений расположения поверхностей:

Т=0.7, т.к исходный индекс -4


( - таб. 16 стр. 334; Т - таб. 32 стр. 341; Кy- коэффициент уточнения- таб. 29 стр. 338; ε-погрешность базирования заготовки таб. 18 стр. 54-57;)

)Графы 6, 7,9,10,11,12


Штамповка


Подрезание торцевой поверхности:

черновое


чистовое


Точение:

черновое


чистовое


Тd - определяем из табл. 32 стр. 341

Расчет наименьших расчетных размеров по технологическим переходам производим, складывая значения наименьших предельных размеров, соответствующих предшествующему технологическому переходу, с величиной припуска на выполняемый переход:

,98 + 0,248 = 30,228мм;

,228 + 1,7 = 31,928мм.

Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 7 таблицы.

Наименьшие предельные размеры (округленные) заносим в графу 10 таблицы.

Определим наибольшие предельные размеры по переходам, для чего суммируем наименьший предельный размер получаемый на переходе с допуском размера для этого перехода (графу 10 таблицы суммируем с графой 8), результаты расчетов заносим в графу 9 таблицы.

+ 0,16 = 30,16 мм;

,2 + 0,25 = 30,45 мм;

+ 1,6 = 33,6.

Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему технологическим переходам:

Максимальные припуски (2zmax)

,45 - 30,16 = 0,29 мм;

,6 - 30,45 = 3,15 мм;

Минимальные припуски (2zmin)

,2 − 30 = 0,2 мм;

- 30,2 = 1,8 мм;

Результаты расчетов заносим в графы 11 и 12 соответственно.

Вывод: разность размера поковки определенного расчетно-аналитическим методом относительно размера полученного с использованием опытно-статистического метода (по номинальному диаметру) составляется: 33,6 - 33 = 0,6 мм.

1.2 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания для подрезки торца.

Операция токарная 005 переход 1

)         Подача S [мм/об]

Для стали 12Х18Н10Т, максимальном диаметре детали 30 мм, при глубине резания t = 0,5 мм, размерах державки резца 16 х 25 мм подача будет равна 0,5 (мм/об). ([5], стр. 364, табл. 11)

)         Скорость резания Vрез [м/мин]


Т [мин] - период стойкости режущего инструмента. Т находиться в диапазоне от 30 до 60 минут. Принимаем Т = 45 мин. Материал режущей части - Т15К6. Следовательно:

= 290; y = 0,35; m = 0,2; x = 0,15. ([5], стр367, табл17)= KMV KПV KИV

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,ПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,ИV- коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Т.к. материал заготовки − сталь, следовательно



Так как σВ больше, чем 450 МПа. (σВ = 550 МПа), материал режущего инструмента - быстрорежущая сталь. Следовательно:


Отсюда:

 = 0,9; (стр.361, табл. 5, [5])

 =0,3 ; (стр.361, табл. 6, [5])

 ;


3)       Частота вращения шпинделя:


Станок имеет программно управляемую коробку передач в диапазоне от 10 до 2000 об/мин с шагом 1 об/мин. Поэтому действительную частоту вращения шпинделя и действительную скорость резания принимаем равными расчетным.

4)       Мощность резания Nрез [кВт]



Pz [Н] - тангенциальная сила резания

Сp = 204; x = 1,0; y = 0,75; n = 0; ([5], стр. 372, табл. 22)

Kр = Kϕр Kγр Kλр ; ([5], стр. 374, табл. 23)

У нас подрезной резец: материал режущего инструмента - быстрорежущая сталь, следовательно:

Kϕр = 1; Kγр = 1; Kλр = 1;р = 1,0⋅1,0⋅1,0 = 1,0


Полученное значение мощности меньше мощности привода главного движения (30 кВт), расчет выполнен для максимально нагруженного режима, следовательно, станок подходит для обработки данной детали.

)         Машинное время Тм

 - число проходов резцом, L - длина прохода резца



1.       Расчет штучного времени операций

)         Норма штучно времени на операцию

 

где  -технологическое (основное) время, мин; - вспомогательное время, мин;  - подготовительно-заключительное время, мин; N - размер партии.

 

Операция 005

 берем из таблицы

 

 

 

Операция 010

 

 

 

Норма штучного времени находим по формуле:

 

 

)         Вывод результатов расчета режимов резания:

• Подача S = 0,5 (мм/об)

• Период стойкости режущего инструмента T = 45 мин

• Скорость резания Vрез = 186 (м/мин)

• Частота вращения шпинделя n = 830 об/мин

• Мощность резания Nрез = 0,85(кВт)

• Машинное время Тм = 0,04 мин

Результаты расчета режимов резания на всех переходах операций 005 и 010 сведены в таблицу 4 приложения 2.

.3 Разработка управляющей программы

Маршрут обработки детали

Операция

Переход

Инстру-мент

Точки

t,мм

S мм/мин

, мин

n, об/мин

V,м/мин

005

1

1

1-5

0,5

0,5

 0.04

 830

86


2

2

6-7

4

0,2

 0,02

 680

17


3

8-9

5

0,2

 0,2

 207

8


4

4

10-46

0,5

0,1

 0,7

 1203

18

010

1

1

1-7

0,5

0,5

 0,04

 820

84


2

2

8-9

4

0,2

 0,02

 680

17


3

3

10-11

5

0,2

 0,3

 215

8


4

4

12-13

0,5

0,2

 0,3

 1700

92


G95 - функция подачи, подача на оборот;

G00 - функция быстрого подвода;

G01 - линейная интерполяция;

G02 - круговая интерполяция, движение по часовой стрелке;

G03 - круговая интерполяция, движение против часовой стрелки;

G91 - размер в приращениях;

G97 - функция главного движения, обороты в минуту;

Т - функция инструмента;

М00 - программируемый останов;

М04 - вращение шпинделя против часовой стрелки;

М06 - смена инструмента;

F - функция подачи;

S - функция главного движения.

Управляющая программа

Код управляющей программы

Ход инструмента в соответствии с УП

//Операция 005 переход 1 N5 F0.5 S830 M06 N10 T1 M04 N15 G91 N20 G00 X+10.000 Z-10.000 N25 G01 X+17.000 Z+0.000 N30 G00 X+0.000 Z +2.000 N35 G00 X-15.000 Z+0.000 N40 G01 X+0.000 Z-13.500 N45 G00 X-12.000 Z+21.500 N50 M00

//Операция 005 переход 2 N5 F4 S680 M06 N10 T2 M04 N15 G91 N20 G00 X+27.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-6.500 N30 G00 X+0.000 Z +6.500 N35 G00 X-27.000 Z+10.000 N40 M00

//Операция 005 переход 3 N5 F5 S207 M06 N10 T3 M04 N15 G91 N20 G00 X+27.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-12.000 N30 G00 X+0.000 Z +12.000 N35 G00 X-27.000 Z+10.000 N40 M00

//Операция 005 переход 4 N5 F0.5 S1203 M06 N10 T4 M04 N15 G91 N20 G00 X+20.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-7.000 N30 G00 X+0.000 Z+7.000 N35 G00 X-1.000 Z+0.000 N40 G01 X+0.000 Z-7.000 N45 G00 X+0.000 Z+7.000 N50 G00 X-1.000 Z+0.000 N55 G01 X+0.000 Z-7.000 N60 G00 X+0.000 Z+7.000 N70 G00 X-1.000 Z+0.000 N75 G01 X+0.000 Z-7.000 N80 G00 X+0.000 Z+7.000 N85 G00 X-1.000 Z+0.000 N90 G01 X+0.000 Z-7.000 N95 G00 X+0.000 Z+7.000 N100 G00 X-1.000 Z+0.000 N105 G01 X+0.000 Z-7.000 N115 G00 X+0.000 Z+7.000 N120 G00 X-1.000 Z+0.000 N125 G01 X+0.000 Z-7.000 N130 G00 X+0.000 Z+7.000 N135 G00 X-1.000 Z+0.000 N140 G01 X+0.000 Z-7.000 N145 G00 X+0.000 Z+7.000 N150 G00 X-1.000 Z+0.000 N155 G01 X+0.000 Z-7.000 N160 G00 X+0.000 Z+7.000 N165 G00 X-1.000 Z+0.000 N170 G01 X+0.000 Z-7.000 N175 G00 X+0.000 Z+7.000 N180 F0.25 S2110 N185 G00 X-0.200 Z+0.000 N190 G01 X+0.000 Z-6.980 N195 G00 X+0.000 Z+6.980 N200 G00 X-0.250 Z+0.000 N205 G01 X+0.000 Z-6.940 N210 G00 X+0.000 Z+6.940 N215 G00 X-0.250 Z+0.000 N220 G01 X+0.000 Z-6.850 N225 G00 X+0.000 Z+6.850 N230 G00 X-0.250 Z+0.000 N235 G01 X+0.000 Z-6.730 N240 G00 X+0.000 Z+6.730 N245 G00 X-0.250 Z+0.000 N250 G01 X+0.000 Z-6.560 N255 G00 X+0.000 Z+6.560 N260 G00 X-0.250 Z+0.000 N265 G01 X+0.000 Z-6.320 N270 G00 X+0.000 Z+6.320 N275 G00 X-0.250 Z+0.000 N280 G01 X+0.000 Z-5.960 N285 G00 X+0.000 Z+5.960 N290 G00 X-0.250 Z+0.000 N295 G01 X+0.000 Z-5.150 N300 G00 X+0.000 Z+5.150 N305 G00 X-9.000 Z+10 N310 M00

//Операция 010 переход 1 N5 F0.5 S820 M06 N10 T1 M04 N15 G91 N20 G00 X+15.000 Z-10.000 N25 G01 X+12.000 Z+0.000 N30 G00 X+0.000 Z+2.000 N35 G00 X-10.000 Z+0.000 N40 G01 X+0.000 Z-10.000 N45 G02 X-2.000 Z-2.000 R+2.000 G18 N50 G01 X-4.000 Z-4.000 N55 G00 X-11.000 Z+24.000 N60 M00

//Операция 010 переход 2 N5 F4 S680 M06 N10 T2 M04 N15 G91 N20 G00 X+27.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-6.500 N30 G00 X+0.000 Z +6.500 N35 G00 X-27.000 Z+10.000 N40 M00

//Операция 010 переход 3 N5 F5 S215 M06 N10 T3 M04 N15 G91 N20 G00 X+27.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-16.000 N30 G00 X+0.000 Z +16.000 N35 G00 X-27.000 Z+10.000 N40 M00

//операция 010 переход 4 N5 F0.5 S1700 M06 N10 T4 M04 N15 G91 N20 G00 X+13.000 Z-10.000 N25 G01 X+0.000 Z-16.000 N30 G00 X+0.000 Z +16.000 N35 G00 X-13.000 Z+10.000 N40 M00


.4 Выбор технологического оборудования

Станок токарный Hardinge GS 250L

Предназначен для токарной обработки с фрезерованием. Оснащен револьверной головкой VDI и 3-кулачковым патроном.

Технические характеристики:

o   Максимальные размеры обработки :

·        Диаметр детали над направляющими оси Z, мм -Ø595

·        Диаметр наружной обработки, мм -         Ø356

·        Длина обработки, мм- 1024,5

o   Максимальные перемещения :

·        по оси Х, мм        - 271,5

·        по оси Z, мм        - 1050

Шпиндель: 

·        Максимальный диаметр обрабатываемого прутка, мм -Ø78

·        Максимальная частота вращения, мин-1 - 3500

·        Максимальная мощность привода главного движения, кВт - 18,5

·        Количество инструментов, шт.- 12

·        Система ЧПУ       Siemens 810

рис.2. Hardinge GS 250L

Выбор приспособления для закрепления

В нашем случае используется трехкулачковый самоцентрирующийся клиновой патрон с механизированным приводом, применяется для зажима заготовок. В пазах корпуса патрона установлены три кулачка , к которым винтами и сухарями прикреплены сменные кулачки . В корпусе патрона установлена втулка , которая винтом и тягой соединена со штоком поршня пневмоцилиндра. Во втулке имеются три паза "а" с углом наклона 150, в которые входят наклонные выступы "б" кулачков , образуя клиновые сопряженные пары. Во время подачи сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в пневмоцилиндре влево, шток через тягу, винт и втулка , передвигает выступы "б" кулачков вниз по наклонным пазам "а" втулки . При этом сменные кулачки , перемещаясь к оси патрона, зажимают обрабатываемую заготовку. После обработки заготовки сжатый воздух подается в бесштоковую полость. Шток через промежуточные звенья передвигает втулку вправо, выступы "б" кулачков перемещаются по наклонным пазам втулки вверх и сменные кулачки расходятся от оси патрона и деталь разжимается.

Для замены кулачков в шестигранное отверстие втулки 6 вставляют торцовый ключ, который поворачивает втулку против часовой стрелки на угол 150, кулачки выходят из пазов корпуса и тогда их вынимают. Втулка предохраняет патрон от засорения. Клиновые патроны обладают высокой жесткостью и износоустойчивостью.

. Конструкторский раздел

.1 Описание криогенно-вакуумной установки (КВУ)

На 70 ГэВ протонном синхротроне ИФВЭ создается пучок чистых К-мезонов для изучения СР-нарушения в распадах К - мезонов.

Для выделения экзотических частиц К-мезонов из общего числа частиц, вылетевших из мишени, используется сверхпроводящий высокочастотный сепаратор, погруженный в криостат с жидким сверхтекучим гелием. Охлаждение дает возможность резко увеличить добротность и отклоняющее поле, уменьшить полосу пропускания и, в конечном счете, получить более чистый пучок частиц. Для охлаждения был создан криогенный комплекс, включающая в себя:

-         газгольдер;

-         компрессор;

          криогенную гелиевую установку КГУ;

          откачные машины ОМ;

          блок дистанционного управления откачной машиной БДУ;

          криостаты.

Газгольдер - установка для хранения газообразного гелия. Компрессором гелий из газгольдера подается в криогенную установку. В криогенной установке газ захолаживается, и жидкий гелий с температурой Т = 4,2К поступает в криостаты. Криостат имеет две теплоизолирующие оболочки: внутренняя - вакуум, внешняя - жидкий азот с температурой 77К.

Сверхпроводящий дефлектор находится в криостате и полностью погружен в жидкий гелий.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст. над зеркалом гелия и температурой Т = 4,2К возникает эффект сверхпроводимости.

Но для снижения собственных шумов СВЧ - аппаратуры установка должна находиться в среде, с температурой Т=1,8К.

Для дальнейшего понижения температуры от 4,2К до 1,8К необходимо откачивать газ над зеркалом гелия. Эта операция производится группой насосов, образующих откачную машину (ОМ). Режимом работы откачной машины управляет блок дистанционного управления откачной машиной (БДУ). Откачанный газообразный гелий поступает в КГУ.

Система слива сжиженного гелия является частью всей криогенно-вакуумной установки. Структурная схема КВУ и ССГ приведена на рис. 3.

Также на схеме КВУ условно изображена термокамера, в которой охлаждают образец для испытаний.

Система слива сжиженного гелия состоит непосредственно из накопительного сосуда (НС), головки с расположенными на ней вентилями дистанционного управления, уровнемера с датчиками, трубопровода и системой управления и сбора данных.

Общей вид системы слива представлен на рисунке Х приложения 3.

Элементами управления в данной системе являются два дистанционных криовентиля WEKA EPSYplus с электропневматическими позиционерами Sipart PS2 фирмы Siemens. Вентили обозначены на схеме как:

)         ДВ1- нормально закрытый вентиль; используется для накопления сжиженного гелия;

)         ДВ2- нормально открытый вентиль; используется для испарения сжиженного гелия.

Так же в системе предусмотрены ручные вентили:

)         РВ1 - используется для слива сжиженного гелия в транспортный сосуд;

)         РВ2 - используется для испарения гелия из транспортного сосуда;

)         РВ3 - используется для слива сжиженного гелия в термокамеру.

2.2 Транспортировка сжиженного гелия

В криогенном цехе (КЦ) из газгольдеров газообразный гелий при помощи компрессоров по трубопроводу транспортируется в криогенную гелиевую установку (КГУ). На этом участке транспортировки газообразный гелий проходит через фильтры очистки. Температура газа - 292,67 К. В КГУ происходит сжижение газообразного гелия. Из КГУ уже сжиженный гелий попадает в накопительную емкость КГУ. Температура гелия составляет 6 К. Далее, по трубопроводу сжиженный гелий поступает в ванну промежуточного охлаждения (ВПО), здесь температура гелия составляет 4,3 К. Из ВПО сжиженный гелий через вентиль дистанционного управления ДВ1 накапливается в гелиевом сосуде (СГ) емкостью 800 литров. Накопившийся гелий через ручной вентиль РВ1сливается в транспортный сосуд Дьюара (СТГ), объемом 100 или 250 литров, а также поступает в термокамеру. Сосуд на тележке транспортируется к технологической установке. В нашем случае СТГ транспортируется к установке, использующейся для испытания на ударный изгиб при температурах от минус 100 до минус 269 °С. Не использованный сжиженный гелий в СГ испаряется, газ через вентиль дистанционного управления ДВ2 по трубопроводу возвращается в криогенный цех.

Структурная схема транспортировки сжиженного гелия приведена на рисунке Х приложения 3.

.3 Конструкция и принцип действия вентиля дистанционного управления WEKA EPSYplus с электропневматическим позиционером Sipart PS2 фирмы Siemens

В АСУ ССГ в качестве вентилей с дистанционным управлением используются два крио-вентиля WEKA EPSYplus Общий вид вентиля с электропневматическим позиционером показан на листе диплома №…

Этот тип вентилей специально спроектирован для работы в экстремальных температурах (-2700С…+4300С) при рабочем давлении 1…6 бар.

Электропневматические позиционеры SIPART PS2 применяются для регулировки позиции вентилей и клапанов на пневматических поступательных и поворотных приводах. Электропневматический позиционер устанавливает на приводе позицию вентиля, соответствующую заданной величине. Через дополнительные функциональные входы можно запустить блокировку или позицию безопасности клапана. Для этого в позиционере имеется стандартный двоичный вход.

Устройство и принцип работы.

Вентиль дистанционного управления состоит из привода 1, позиционера 2, вентиля 3, штока 4. На вход электропневматического позиционера из пневмосистемы подается сжатый воздух. По средствам программного обеспечения на выходе формируется давление исполнительного импульса, которого воздействует на мембрану привода 1. Мембрана привода 1 приводит в движение шток 4. Шток, в свою очередь, открывает или закрывает вентиль 3. Шток 4 имеет ход 10 мм.

Два вентиля дистанционного управления крепятся на головку гелиевого сосуда. Сборочный чертеж головки представлен на листе диплома №…

На чертеже показаны трубопроводы отвечающие за:

)         Слив сжиженного гелия в гелиевый сосуд. К данному трубопроводу подсоединен вентиль ДВ1;

)         Испарение гелия из гелиевого сосуда. К данному трубопроводу подсоединен вентиль ДВ2;

)         Слив сжиженного гелия в транспортный сосуд.

Соединения труб и вентилей являются сварными.

Термокамера

В настоящее время ССГ реально используется как накопительная система для непрерывного снабжения экспериментальных установок сжиженным гелием. Но так же эту же систему можно приспособить к использованию для снабжения низкотемпературными жидкостями термокамеру.

Термокамеры предназначены для испытания объектов на воздействие отрицательных и положительных температур в определенных диапазонах, с заданной скоростью их изменения и определенной точностью поддержания, а так же охлаждения испытательных образов до заданной температуры. Термокамеры используют: для типового испытания изделий электронной, электротехнической, машиностроительной, строительной промышленности; холодильной обработки, которая является частью технологического процесса, например для низкотемпературной закалки высоколегированной стали с целью повысить срок службы измерительного и режущего инструмента; искусственного старения печатных плат, оптических линз и дюралюминиевых заклепок, исследования свойств материалов; длительного хранения медикаментов и биологических объектов.

Некоторые паспортные данные, а так же общая электрическая схема работы термокамеры приведены ниже.

Назначение изделия:

Термокамера ТК-500 предназначена для проверки пластин хомута, которые фиксируют обмотки сверх проводящего магнита (СП-магнита) и сердечника СП-магнита. Материал сердечника - электротехническая сталь, материал хомута - нержавеющая сталь.

При изготовлении СП-магнита проводится теоретический расчет термоусадки так, что бы в процессе охлаждения термоусадка хомута и сердечника были равны, хотя материал разный.

Результаты расчета проверяются погружением пластин хомута и сердечника в термокамеру до рабочей температуры СП-магнита (4.2К-4.3К).

Термокамера не является средством измерений, но имеет точностные характеристики.

Термокамера является одноканальным многофункциональным изделием третьего порядка по ГОСТ 12997-84. Это означает, что изделия третьего порядка должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха в соответствующих диапазонах.

Устройство и принцип работы

Термокамера состоит из двух самостоятельных блоков: блока терморегулятора и термоккамеры. Общий вид термокамеры показан на рис..

Термокамера представляет собой воздушную камеру цилиндрической формы с установленными в ней электронагревателем, центробежным вентилятором, платиновым термопреобразователем сопротивления и трубкой для распыления хладагента. Стенки камеры изолированы от внешней среды слоем минеральной ваты и воздушным промежутком.

Центробежный вентилятор приводится в движение электродвигателем, установленным на дне камеры. Камера и электронагреватель закрыты объемным декоративным кожухом.

На задней стенке термокамеры расположены штепсельные разъемы, штуцер для ввода хладагента и клемма ЗЕМЛЯ.

Принцип действия термокамеры основан на сравнении значений сопротивления первичного преобразователя температуры (платинового термопреобразователя сопротивления) и декадного задатчика температуры и преобразования разности этих значений в соответствующее значение напряжения на нагревателе термокамеры и во временной интервал, определяющий размер дозы жидкого хладагента, поступающий в рабочий объем термокамеры. Центробежный вентилятор обеспечивает равномерность температурного поля в рабочем объеме камеры.

Рис.5. Общая электрическая схема

Так же термокамера используется для охлаждения образца, при испытаниях на ударный изгиб при температурах от минус 100 до минус 269 °С.

. Система управления

Система управления - систематизированный набор средств влияния на подконтрольный объект для достижения определённых целей данным объектом. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.

В системе слива сжиженного гелия, рассматриваемой и описываемой в данном дипломном проекте подконтрольным объектом являются два крио-вентиля фирмы WEKA AG, управление положением которых осуществляется при помощи электропневматических позиционеров Sipart PS2 фирмы Siemens. На мнемосхеме вентили обозначаются, как ДВ1 и ДВ2.

Вентиль ДВ1 - нормально закрытый. Осуществляет подачу сжиженного гелия в гелиевый сосуд. Вентиль ДВ2 - нормально открытый. Осуществляет испарение гелия из гелиевого сосуда.

В системе в качестве канала связи выбран RS- 485, с сетевым протоколом Profibus DP/PA.

Для персонального компьютера приобретена сетевая PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft. Приобретены модуль связи DP/PA-coupler FDC 157-0, два разветвителя и один терминатор SpliTConnect, кабели SIMATIC NET PROFIBUS. А также источник бесперебойного питания АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V.

.1 Описание компонентов системы

.1.1 Канал связи RS- 485.

RS -485 (англ. Recommended Standard 485 ) - стандарт передачи данных по двухпроводному полудуплексному многоточечному последовательному каналу связи.

В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных часто используется единственная витая пара проводов. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. По одному проводу (условно А) идет оригинальный сигнал, а по-другому (условно В)- его инверсная копия Другими словами, если на одном проводе "1", то на другом "0" и наоборот. Таким образом, между проводниками витой пары всегда есть разность потенциалов: при "1" она положительна, при "0" -отрицательна.

Свойства технологии передачи RS-485

Технология передачи RS-485, используемая в сетях PROFIBUS, имеет следующие физические характеристики:

Таблица 5. Физические характеристики технологии передачи

Топология сети:

Шинная топология, древовидная структура с использованием повторителей

Среда передачи:

Экранированная витая пара

Возможные длины сегментов:

1 000 м для скорости передачи до 187.5 кбит/с 400 м для скорости передачи до 500 кбит/с 200 м для скорости передачи до 1.5 Mбит/с 100 м для скоростей передачи 3.6 и 12 Mбит/с

Количество подключенных последовательно повторителей:

Не более 9

Количество узлов:

Не более 32 на одном шинном сегменте Не более 127 в сети при использовании повторителей

Скорости передачи:

9.6 кбит/с, 19.2 кбит/с, 45.45 кбит/с, 93.75 кбит/с, 187.5 кбит/с, 500кбит/с, 1.5 Mбит/с, 3 Mбит/с, 6 Mбит/с, 12 Mбит/с


.1.2 PROFIBUS

PROFIBUS - коммуникационная сеть полевого уровня и уровня отдельных производственных участков, базирующаяся на стандарте EN50170-1-2 и использующая гибридный метод доступа к шине (маркерное кольцо между активными узлами и "ведущий - ведомый" между активными и пассивными узлами). Средой передачи может являться витая пара, волоконно- оптический кабель или беспроводная среда.

Профиль протокола PROFIBUS DP оптимизирован для быстрого обмена данными специально для коммуникаций между системами автоматизации и децентрализованной периферией на полевом уровне.PA применяет расширенный PROFIBUS-DP-протокол передачи данных. Техника передачи согласно IEC 1158-2 обеспечивает надежность и питание полевых приборов через шину. Приборы PROFIBUS-PA могут благодаря применению специальных устройств (PROFIBUS-PA-Links) в простейшем случае интегрироваться в PROFIBUS-DP-сеть.PA - специальная концепция, позволяющая подключать к общей шине датчики и приводы, находящиеся во взрывоопасной зоне.

Физический уровень для DP (RS485)

В основной версии для экранированной витой пары уровню 1 PROFIBUS соответствует симметричная передача данных по стандарту EIA RS485 (также обозначается H2). Проводники шинных сегментов замкнуты с обеих сторон, скручены и экранированы.

Способ передачи

Для PROFIBUS назначен способ передачи RS485, базирующийся на полудуплексной, асинхронной синхронизации. Данные передаются внутри 11- разрядного кадра (рис. 1) в NRZ-коде (Non Return to Zero). Значения сигнала (биты) не изменяются во время передачи сигнала. В то время, как передача бинарного значения "1" соответствует положительному значению на проводнике RxD/TxD-P (Receive/Transmit-Data-P), напротив, на проводнике RxD/TxD-N (Receive/Transmit-Data-N) присутствует "0". Состоянию покоя между отдельными телеграммами соответствует двоичный сигнал "1" (рис.6).

Рис. 6. PROFIBUS UART-кадр

В литературе часто также оба проводника PROFIBUS обозначают как А-проводник и В-проводник. При этом А-проводник соответствует RxD/TxD-N, а В-проводник - RxD/TxD-P.

Рис.7. Структура сигнала при передаче NRZ- кодом

Шина

В таблице 6 приведена максимально допустимая длина провода (длина сегмента) системы PROFIBUS. Эта длина зависит от скорости передачи. Внутри сегмента может быть до 32 участников.

Таблица 6. Максимальная длинна сегмента в зависимости от скорости

Скорость передачи (kBit/s)

9,6 - 187,5

500

1500

12000

Длина сегмента(m)

1000

400

200

100


Подключение шины

В качестве стандарта для подключения участников к шине в нормах PROFIBUS EN 50170 рекомендуется 9-и штырьковый штекер, который изображен в табл.6. У каждого участника есть такой разъем с бухтовыми контактами, шинный кабель имеет разъем со штырьковыми контактами.

Табл.6. Расположение контактов

Вид

Pin-№

Название сигнала

Обозначение

1

SHIELD

Экран


2

M24

-24V


3

RxD/TxD-P

Прием/передача данных, Плюс, провод В


4

CNTR-P

Сигнал для управления направлением передачи, плюс


5

DGND

Данные


6

VP

Напряжение питания, плюс


7

P24

+24V


8

RxD/TxD-N

Прием/передача данных, Плюс, провод А


9

CNTR-N

Сигнал для управления направлением передачи, минус


Физический уровень (уровень 1) для PA

В PROFIBUS-PA используется передающая техника по IEC 1158-2. Эта техника позволяет достигнуть электробезопасности и питания полевых приборов прямо через шину. Для передачи данных используется бит-синхронизированный, с манчестерским кодом протокол передачи без постоянной составляющей (обознач также как H1). При передаче данных с помощью манчестерского кода бинарный "0" передается как смена фронта с 0 на 1, а бинарная "1" - как смена фронта с 1 на 0. Данные передаются с помощью модуляции +/-9mA основного тока шинной системы IB.

Рис.8. Передача данных в PROFIBUS-PA с помощью модуляции тока

Скорость передачи составляет 31,25 кбит/c. В качестве среды передачи используется витой экранированный или неэкранированный провод. К сегменту шины PA может быть подключено максимум 32 участника. Максимальная длина сегмента сильно зависит от применяемого источника питания, типа провода и потребления тока подключенными участниками.

Суммарный ток всех полевых устройств не должен превышать максимальный выходной ток модуля сопряжения DP/PA. Поэтому значение максимального выходного тока ограничивает число полевых устройств, которые могут быть подключены к PROFIBUS-PA.

Шинный провод

В качестве среды передачи для PROFIBUS-PA применяется 2-жильный кабель, технические данные которого не установлены/не нормированы.

Свойства типов кабелей определяют максимальную длину шины, число подключаемых участников и чувствительность к электромагнитным шумам. На основании этого установлены для стандартных типов кабелей электрические и механические свойства.

В DIN 61158-2 предложены для применения стандартные кабели для PROFIBUSPA, называемые типами A, B, C, D.

С помощью PROFIBUS-PA могут быть реализованы отдельные структуры: линейные, древовидные, звездообразные, а также их комбинации. Количество шинных сегментов, занятых участниками шины зависит от установленных источников питания, тока, потребляемого участниками, типа кабеля и экрана шинной системы. На шинную систему можно подключить до 32 участников. Чтобы повысить надежность системы, можно сделать сегмент резервированным.

Подключение шинных сегментов РА к сегменту PROFIBUS-DP осуществляется с помощью сегментных разветвителей - DP/PA-Copler (рис.9) или сегментных соединителей - DP/PA-Link.

Рис.9. Конфигурация шины с соединителем сегментов DP/PA

Управление доступом к шине в PROFIBUS

Гибридно построенное управление доступом к шине, состоящее из децентрализованного обмена маркером (токеном) между активными участниками (Master’ами) и централизованного обмена Master-Slave для обмена данными между активными и пассивными участниками шины PROFIBUS.

Активный участник, который владеет маркером, берет на себя в данное время функции мастера на шине, чтобы проводить коммуникации с пассивными и активными участниками. Обмен сообщениями по шине происходит при этом через адресацию участников. Каждому PROFIBUS-участнику назначается однозначный адрес. Адрес назначается из области от 0 до 126. При этом максимальное число участников, находящихся на шине, не превышает 127. С этим управлением доступом к шине могут быть реализованы следующие конфигурации системы:

• "Чистая" система Master-Master (обмен маркером)

• "Чистая" система Master-Slave (Master-Slave)

• Комбинация обоих методов

.1.3 Модуль связи DP/PA-coupler FDC 157-0

Модуль связи DP/PA coupler FDC 157-0 (рис. 10) с диагностическими функциями реализует переход между PROFIBUS DP и PROFIBUS PA, к которым подключены полевые устройства.

Рис. 10. Модуль связи DP/PA-coupler FDC 157-0

Свойства

Модуль связи DP/PA coupler FDC 157-0 разработан для следующих приложений:

● Электрическая развязка между PROFIBUS DP и PROFIBUS PA

● Реализация физической передачи между RS 485 и симметричной физической шиной, соответствующей IEC IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/2

● DP-слэйвы: установка адреса PROFIBUS от 1 до 125 с помощью DIL-переключателя

● Диагностика с помощью светодиодных индикаторов

● Диагностические функции через PROFIBUS DP:

Значение тока или величина напряжения в качестве пользовательских данных

Локальный список доступных станций

Обрыв проводника/короткое замыкание

● Выбор режима резервирования через DIL-переключатель

● Скорость передачи 45,45 кбод на PROFIBUS DP

● Скорость передачи 31,25 кбод на PROFIBUS PA

● Встроенный блок питания для PROFIBUS PA

● Встроенный шинный терминатор для PROFIBUS PA

Технические данные модуля связи DP/PA coupler FDC 157-0:

Статус, прерывания диагностика

Индикатор состояния

Нет

Прерывания

Да

Диагностические функции

Да

Групповая ошибка

Красный светодиод "SF"

Ошибка шины на верхнем уровне DP мастер-системы

Красный светодиод "BF-1"

Ошибка шины в основной шинной системе

Красный светодиод "BF-2"

IM активного канала

Желтый светодиод "ACT"

Контроль напряжения питания 24В

Зеленый светодиод "ON"

Данные для подключения основных шинных компонентов

Подключение модулей связи DP/PA coupler

Макс. 5

Подключение модуля связи Y coupler

1

Подключение основных слэйвов

Макс. 64

Количество слотов в основных слэйвах

Макс. 236 или 244 минус количество полевых РА-устройств


Технические данные модуля связи DP/PA coupler FDC 157-0:

Габаритные размеры и вес

Габаритные размеры Ш x В x Г (мм)

80 x 125 x 130

Вес

Около 515 г

Специфичные данные модуля

Скорость передачи на PROFIBUS DP

45.45 кбод

Скорость передачи на PROFIBUS PA

31.25 кбод

Протокол шины

PROFIBUS DP

Напряжения, токи, потенциалы

Номинальное напряжение питания

24 В постоянного тока (20.4 В ... 28.8 В)

Защита от переполюсовки подачи Напряжения

Да

Защита от перенапряжения

Да

Выходное напряжение для РА-сегмента:

31 В ± 1 В постоянного тока

Контроль напряжения

15.5 В

Контроль перенапряжения

U > 35 В; блокирующее выключение

Гальваническая развязка от напряжения питания 24 В

PROFIBUS DP / PROFIBUS PA

Да

PROFIBUS DP / блок питания

Да

PROFIBUS PA / блок питания

Да

Все электрические схемы / FE

Да

Ток, потребляемый модулем связи DP/PA coupler (24 В постоянного тока)

макс. 2.3 A


.1.4 Электропневматический позиционер для поступательного привода Sipart PS2 PA

Позиционер служит для перестановки и регулирования пневматических приводов. Позиционер работает с помощью электропневматической энергии, вспомогательной энергией служит сжатый воздух. В корпусе находятся электроника с дисплеем, позиционное квитирование, а также вентильный блок.

Поступательное движение привода через соответствующие монтажные детали, через вал квитирования и через беззазорную переключаемую зубчатую передачу подается на высококачественный потенциометр и передается на аналоговый вход микроконтроллера. Он при необходимости исправляет угловую погрешность съема хода, сравнивает напряжение потенциометра как фактическую величину x с подводимым через клеммы 6 и 8 управляющим воздействием w и вычисляет приращения управляющего воздействия.

В зависимости от величины и направления рассогласования (x-w) открывается пьезоуправляемый вентиль приточного или отработанного воздуха. Объем привода интегрирует управляющие инкременты в давление исполнительного импульса y, которое практически пропорционально двигает приводный шток. Через эти управляющие инкременты давление исполнительного импульса изменяется до тех пор, пока рассогласование не станет равно нулю.

Имеются пневматические приводы простого и двойного действия. У приводов простого действия подача и отвод воздуха осуществляется только в одной камере давления. Возникающее давление воздействует на пружину.

Алгоритмом регулирования является адаптивный прадиктивный пятипозиционный регулятор (см. рис.11 ).

При этом управление вентилей при больших рассогласованиях осуществляется через длительный контакт (зона быстрого хода). При средних рассогласованиях управление вентилями осуществляется через широтно-импульсную модуляцию (зона медленного хода). В зоне малого рассогласования (адаптивная зона нечувствительности) перестановочные импульсы не выдаются. Благодаря адаптации зон нечувствительности и постоянной адаптации минимальных длин импульсов в автоматическом режиме осуществляется наилучшая точность регулирования при наименьшей частоте коммуникации.

Пусковые параметры вычисляются при инициализации и фиксируются в энергонезависимом ЗУ. В основном это реальный рабочий ход с механическими упорами, время установки, размер зоны нечувствительности и т.п.

Дополнительно при работе постоянно вычисляется и ежечасно запоминается количество сообщений об ошибках, изменений направлений, а также число ходов. Эти параметры могут считываться и документироваться через коммуникационные программы, к примеру PDM и AMS. Сравнивая старую величину с актуальной вычисленной величиной Вы можете определять степень износа арматуры (функция диагностики).

Сигнал ошибки устанавливается тогда, когда рассогласование регулирования не может быть подавлено за определенное время, к примеру, если вентиль заедает или недостаточно сетевое давление. Три двоичных выхода реализованы как полупроводниковые выходы с самосигнализацией ошибок, т.е. и при отключении вспомогательной энергии и дефектной электронике выходы срабатывают. Через находящийся также на модуле тревоги двоичный вход исполнительный привод через внешнее событие, в зависимости от конфигурации, может быть, к примеру, заблокирован или перемещен в конечные позиции.

Рис.11. Принцип работы пятипозиционного регулятора

Компоненты прибора:


)         Вход: приточный воздух 7 Шумоглушитель

)         Выход: давление исполнит. импульса Y1 8 Переключатель передаточного числа

)         Дисплей 9 Перестановочное колесо проскальзывающей муфты

)         Выход: давление исполнит. импульса Y2*) 10 Соединительные клеммы опционных модулей

) Клавиши управления

) Дроссель

) Шумоглушитель

) Переключатель передаточного числа

) Перестановочное колесо проскальзывающей муфты

) Соединительные клеммы опционных модулей

) Заглушки

) Кабельное резьбовое соединение

) Клеммовая табличка на кожухе

) Переключатель продувочного воздуха

Ввод в эксплуатацию

Из-за большого количества возможностей использования после монтажа позиционер должен быть индивидуально согласован (инициализирован) с соответствующим приводом. Данная инициализация может осуществляться тремя различными способами:

)         Автоматическая инициализация

Инициализация осуществляется автоматически. При этом позиционер последовательно определяет среди прочего направление действия, путь перестановки или угол поворота, время перестановки привода и согласовывает параметры регулирования с динамической характеристикой привода.

)         Ручная инициализация

Путь перестановки или угол поворота привода могут быть установлены вручную, остальные параметры самостоятельно вычисояются при автоматической инициализации. Эта функция необходима при мягких конечных упорах.

)         Копирование параметров инициализации (обмен данными между позиционерами)

У приборов с функцией HART параметры инициализации одного позиционера могут быть считаны и скопированы на другой позиционер. Это позволяет заменять сломанный прибор без остановки текущего процесса для инициализации.

Перед инициализацией на позиционер должны быть заданы лишь несколько параметров. Остальные параметры настроены таким образом, что обычно они не должны изменяться.

.1.5 Разветвители и терминатор SpliTConnect

Т-образный разветвитель SpliTConnect позволяет строить сегменты шины PROFIBUS-PA, удовлетворяющие стандарту IEC 61158-2. С помощью объединителя SpliTConnect разветвители SpliTConnect можно соединять последовательно для создания узла разветвления (хаба) PROFIBUS-PA. Терминатор служит для согласования волнового сопротивления.

3.1.6 Кабель SIMATIC NET PROFIBUS

Стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10: стандартный ЛВС кабель для быстрого подключения (FastConnect) для сетей SIMATIC NET PROFIBUS. Он удовлетворяет требованиям EN 50170, тип кабеля A, медные жилы из цельного проводника.

Благодаря комбинации витой пары, экрана из фольги и медной оплетки, кабель особенно хорошо подходит для применения в промышленности в условиях электромагнитных помех. Конструкция кабеля также обеспечивает стабильность электрических и механических характеристик после монтажа кабеля.

Благодаря составу материала своей оболочки, кабель ЛВС обладает следующими характеристиками:

• Огнестойкость

• Не поддерживает горение при воздействии огня

• Условная стойкость к минеральным маслам и смазкам

• Материал оболочки содержит галогены

Кабель ЛВС предназначен для стационарного монтажа в зданиях (прокладка внутри помещений).

Рис. 12. Структура стандартного FC кабеля

.1.7 PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft

PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft (рис. 13.) обеспечивающие непосредственное подключение персонального компьютера к полевой шине.

Технические данные:

Тип

PCI (5V )

Интерфейс

Ethernet PROFIBUS

10/100BaseT (Optional) RS485 (DB9)

Скорость передачи

Ethernet PROFIBUS

max. 100 MBit/s RS485 max. 12 MBit/s

Поддерживаемая версия протокола PROFIBUS

DPV0/DPV1

Master class 1 (DPV0) and 2 (DPV1), DP Slave

Элементы платы

Host CPU ROFIBUS Chip Static Ram Flash Memory PCI Interface

NET+ARM 40 (33 MHz) ASPC 2 (48 MHz) 2 Mbyte 1 Mbyte PLX

DP службы

Class 1 Master-Slave, DP-Slave

DP/DPV1 службы

Class 2 Master-Slave MSAC2_initiate, MSAC2_read, MSAC2_write, MSAC2_data_transport, MSAC2_abort

Поддерживаемые операционные системы

Windows 2000/XP, Linux, Linux RT, LabVIEW PROFIBUS VISA Driver for LabVIEW RT, LabVIEW PROFIBUS VISA Driver for Windows 2000/XP

Программное обеспечение

LabVIEW PROFIBUS VISA Driver, Redundant OPC Server, FDT 1.2 Communication DTM


Рис. 13. PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft

3.1.8 Источник бесперебойного питания АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V

Характеристики:

Выход:

Максимальная выходная мощность

6400 Ватт / 8000 ВА

Максимальное задаваемое значение мощности

6400 Ватт / 8000 ВА

Номинальное выходное напряжение 230V

Эффективность под полной нагрузкой

93%

Выходная частота (синхронизированная с электросетью)

50/60 Гц +/- 3 Гц с регулировкой пользователем +/- 0,1

Тип формы напряжения

Синусоидальный сигнал

Входной:

Входная частота

50/60 Гц +/- 5 Гц (автоматическое определение)

Диапазон входного напряжения при работе от сети

160 - 280В

Батареи и продолжительность автономной работы

Тип батареи

Необслуживаемая герметичная свинцово-кислотная батарея с загущенным электролитом : защита от утечек

Предварительно установленные батареи

4


.1.9 Вывод

          Так как управление системой осуществляется с помощью программы LabVIEW, для которой необходимо совместимое оборудование, то для управления электропневматическими позиционерами при помощи персонального компьютера приобретена PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft, которая обеспечивает подключение ПК к полевой шине.

Шинная конфигурация PROFIBUS DP базируется на методе Master-Slave. Если логическое маркерное кольцо состоит только из одного активного и нескольких пассивных участников, то это соответствует "чистой" системе Master- Slave (рис.14.).

Метод Master-Slave делает возможным мастеру (активному участнику), который имеет право прямой передачи, опрашивать назначенных ему Slaves (пассивных участников). Мастер при этом имеет возможность принимать сообщения от Slave, и соответственно, передавать. Master‘ом является персональный компьютер, на котором установлена PCI плата PROFIBUS DP ComSoft, а Slave‘ами - два электропневматических позиционера Sipart PS2.

Рис.14. Метод доступа Master - Slave.

Для PROFIBUS DP выбран кабель типа А длинной 4 м, цвет - черный (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). Для PROFIBUS PA выбран шинный провод типа А (основной) длинной 10 м, цвет - синий (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). В системе используется линейная структура. На шинную систему подключено 2 участника (два контроллера Sipart PS2).

Шинные сегменты PA подключены к сегменту PROFIBUS-DP с помощью модуля связи DP/PA-coupler FDC 157-0. Выбран данный модуль связи из условия, что суммарный ток всех полевых устройств не должен превышать максимальный выходной ток модуля связи DP/PA. Суммарный выходной ток двух электропневматических позиционеров Isum = 300 mA, максимальный выходной ток модуля связи Imax = 1000mA.

Подача питания на полевые устройства через PROFIBUS-PA: при использовании модуля связи DP/PA питание на полевые устройства подаётся через кабель сети PROFIBUS-PA, используемый для передачи данных.

Модуль связи DP/PA coupler устанавливается в шкафу, крепится на специальную монтажную S7 рейку. Используется привод простого действия.

3.2 Система управления электропневматическими позиционерами

Оператор осущетсвляет управление электропневматическими позиционерами на персональном компьютере с помощью мнемосхемы, созданной в программе LabView.

Для связи персонального компьютера с полевой шиной установлена PCI плата PROFIBUS DP. Далее для перехода от протокола DP к протоколу РА установлен модуль связи DP/PA coupler, который имеет встроенный блок питания на 24В. На выходе модуля связи создается напряжение в 31В, которое по кабелю PA питает два электропневматических позиционера Sipart PS2, также по этому же кабелю поступают управляющие сигналы, заданные оператором. Для реализации линейной структуры управления используются два разветвителя SpliTConnect, терминатор устанавливается на конце линии PA для согласования волнового сопротивления.

Также к электропневматическим позиционерам подключена магистраль сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха, равное 6 бар, через пневматическую систему понижается до 2,5 бар и поступает на позиционер. Управляющий ток, поступающий по шине PROFIBUS PA, подается на I/P преобразователь, с помощью которого осуществляется управление подачей необходимого давление на привод криоветиля. С криоветиля на контроллер поступает сигналы обратной связи по положению.

В системе предусмотрена резервное питание в виде источника бесперебойного питания (ИБП ) Smart-UPS RT 8000VA RM 230V. От силового шкафа на источник бесперебойного питание поступает переменный электрический ток 220В, частотой 50Гц.К ИБП подключены компьютер и модуль связи. По средством двойного преобразования тока в ИБП (переменного в постоянного, а потом постоянного в переменное), осуществляется практически незаметный переход на резервное питание. Обоснование и причина установки ИБП приведены в исследовательском разделе.

Принципиальная схема системы управления электропневматическими позиционерамиплата ComSoft PROFIBUS DP соединение с модулем связи через 9-и штырьковый штекер (DB9). Используемые контакты:

·        1 - Экран

·        3 - Прием/передача данных, плюс, провод В

·        5 - Данные

·        8 - Прием/передача данных, плюс, провод А

Кабель PA подсоединяется к модулю связи через трех контактное соединение:

·        1 - кабель данных, плюс

·        2 - экран

·        3 - кабель данных, минус

Далее кабель РА от модуля связи разветвляется при помощи двух разветвителей на два контроллера Sipart PS2. К контроллеру кабель PA также подсоединяется через трех контактное соединение:

·        6 - кабель данных, плюс

·        7 - экран

·        8 - кабель данных, минус

Общее питание осуществляется от силового шкафа, через автоматический выключатель.

3.3 Конфигурация контроллера PROFIBUS

)         Установитькомпонент NI-VISA 4.2 - эта программа содержит в себе функции для работы с комуникационными портами, без нее LabVIEW не увидит СOM порт для PROFIBUS.

)         Установить драйвер PCI платы DF PROFI II Slave and Master.

3)       После установки программы и драйвера, открываем программу NI MAX (Measurement & Automation Explorer) и проверяем, подключена ли PCI плату PROFIBUS DP (рис.15.1)

Рис.15.1. MAX устройства и интерфейсы

- это приложение Windows, инсталлируемое вместе с драйверами National Instruments, которое используют для конфигурирования аппаратных средств и программного обеспечения, для системной диагностики, добавления новых каналов и интерфейсов, а также для просмотра списка подключенных приборов и устройств.

)         Присваиваем псевдоним для платы и сохраняем настройки (рис.15.2)

Рис.15.2 Присваивание псевдонима

Конфигурирование PROFIBUS DP осуществляется при помощи программы "Comsoft" PROFIBUS-DP configuration tool "Configurator II"

Конфигурация PROFIBUS-DP Master

Зпускаем программу конфигуратор "Comsoft" PROFIBUS-DP configuration tool "Configurator II". В меню программы создаем новую конфигурацию шины и перетаскиваем DF_PROFI 2 Master в окно конфигурации. (рис.15.3)

Рис.15.3. Конфигурирование Master

Далее через "Online Menu" выбираем "driver selection" и нажимаем на "VISA-Config", чтобы обновить окно выбора. Выбираем нашу Master плату и нажимаем "OK" (рис. 15.4)

Рис.15.4. Выбор Master платы

Двойным щелчком по иконке Master задаем адрес для Master, скорость передачи данных и профиль (рис. 15.5)

Рис.15.5 Свойства Master

Конфигурация PROFIBUS-DP Slave

Перетаскиваем DF_PROFI II DP Slave в окно конфигурации (рис. 15.6)

Рис.15.6 Конфигурирование Slave

Далее два раза щелкаем по иконке Slave и задаем адрес (рис. 15.7)

Рис.15.7Свойства Slave

Далее в перетаскиваем Slave в окно "Slave parameter configuration table" в слот 0. Нажимаем кнопку "загрузить". Сохраняем проект.(рис.15.8)

Рис.15.8Свойства Slave

Далее в программе MAX проверяем установленные компоненты. На этом конфигурация PROFIBBUS завершена.

.         Описание алгоритма работы электропневматических позиционеров

Алгоритм - точный набор инструкций, описывающий порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время.

Алгоритм работы электропневматических позиционеров представлен на рисунке 8 в виде блок-схемы.

Для управлением положением вентилей в среде графического программирования LabVIEW разработана мнемосхема, на которой предусмотрено отображение положений вентилей в процентном соотношении, кнопок управления, для задания положений в процентном соотношении, а так же предусмотрено оповещение о неполадках системы, что позволяет оператору наблюдать за состоянием системы в режиме реального времени.

Алгоритм управления представлен на рисунке 16 приложение 4. Работа системы начинается с инициализации. Вентиль ДВ1 должен быть нормально закрытым, а вентиль ДВ2 - нормально открытым. Если вентили находятся в ином положении, программе необходимо установить их в нормальное положение. После выполнения этого условия приступаем к управлению положением вентилей.

Оператор при помощи кнопок управления на мнемосхеме вводит значение положения вентиля ДВ1 или ДВ2 в процентном соотношении. Если команда не поступает, то программа находится в режиме ожидания ввода команды. После ввода команды, программа посылает управляющий код на электропневматический позиционер, происходит формирование воздействия на выбранный вентиль. При этом на мнемосхеме происходит отображение в реальном времени процесса достижения штока вентиля в процентном соотношении. По достижению заданного положения программа переходит в режим смены команды управляющего воздействия, а также сохраняет значения положений вентилей. Далее оператор на мнемосхеме вводит новую команду. При прекращении работы системы вентили ДВ1 и ДВ2 необходимо вернуть в исходное положение, а также сохранить информацию о последнем введенном положении.

.5 Тестовая программа. Графический язык программирования

В качестве тестовой программы представлена часть мнемосхемы и программного кода для управления положением криовентилей.

Как говорилось выше, программа написана на графическом языке программирования LabVIEW.

Графический язык программирования - язык, предназначенный для написания программы для компьютера или вычислительного устройства, в котором вместо текстового описания алгоритма работы используется графическое.

LabVIEW или Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (Среда разработки лабораторных виртуальных приборов) представляет собой графическую среду программирование, которая широко используется в промышленности, образовании и научно-исследовательских лабораториях в качестве стандартного инструмента для сбора данных и управления приборами.

Графический язык программирования "G", используемый в LabVIEW, основан на архитектуре потоков данных. Последовательность выполнения операторов в таких языках определяется не порядком их следования (как в императивных языках программирования), а наличием данных на входах этих операторов. Операторы, не связанные по данным, выполняются параллельно в произвольном порядке.

Программа на LabVIEW называется и является виртуальным прибором (ВП) и состоит из двух частей:

§   блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;

§   лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.

Виртуальные приборы могут использоваться в качестве составных частей для построения других виртуальных приборов.

Лицевая панель виртуального прибора содержит средства ввода-вывода: кнопки, переключатели, светодиоды, шкалы, информационные табло и т. п. Они используются человеком для управления виртуальным прибором, а также другими виртуальными приборами для обмена данными.

Блочная диаграмма содержит функциональные узлы, являющиеся источниками, приемниками и средствами обработки данных. Также компонентами блочной диаграммы являются терминалы ("задние контакты" объектов лицевой панели) и управляющие структуры (являющиеся аналогами таких элементов текстовых языков программирования, как условный оператор "IF", операторы цикла "FOR" и "WHILE" и т. п.). Функциональные узлы и терминалы объединены в единую схему линиями связей.поддерживает огромный спектр оборудования различных производителей и имеет в своём составе (либо позволяет добавлять к базовому пакету) многочисленные библиотеки компонентов:

§   для подключения внешнего оборудования по наиболее распространённым интерфейсам и протоколам (RS-485, TCP/IP и пр.);

§   для удалённого управления ходом эксперимента;

§   для управления роботами и системами машинного зрения;

§   для генерации и цифровой обработки сигналов;

§   для применения разнообразных математических методов обработки данных;

§   для визуализации данных и результатов их обработки (включая 3D-модели);

§   для моделирования сложных систем;

§   для хранения информации в базах данных и генерации отчетов;

.6 Описание программного кода тестовой программы

Для управления криовентилями WEKA EPSYplus использовался фрагмент LabVIEW-кода из примера с установочного диска фирмы COMSOFT. (рис.17.1 и рис. 17.2 приложени 2) Данный код был модифицирован таким образом, чтобы сделать возможным управление двумя криовентилями (добавлено два адреса), преобразование данных в удобный для оператора вид и сохранение уставок, при их изменении. Модифицированный программный код представлен в виде блок-диаграммы (рис.18.1) и мнемосхемы (фронтальной панели) (рис.18.2).

Рассмотрим блок-диаграмму, отвечающую за передачу введенного оператором управляющего воздействия (величину положения штока криовентился в процентах) контроллеру. Управление выполнением виртуального прибора (ВП) осуществляют важные узлы данных - структуры. Основная часть блок-диаграммы помещена в структуру варианта.

          Структура варианта (Case Structure) является методом выполнения текста, содержащего условие, то есть аналогом оператора импликации (if-then-else). В нашей блок-диаграмме данная структура имеет два условия: "no error" и "error". Соответственно при первом условии, программа функционирует по заданному алгоритму, при втором условии, программа находиться в режиме вывода предупреждении об ошибке. Внутри структуры варианта расположена структура, называемая циклом по условию. Цикл по условию (While Loop) выполняет код внтури его границ до тех пор, пока логическое значение, подключенное к терминалу условия выхода из цикла не перейдет в состояние ложь. В нашем случае условием выхода из цикла, а, следовательно, остановки работы программы, является нажатие кнопки "Стоп". Для ввода управляющего воздействия служит элемент под названием "Numeric control". Числовые данные с этого элемента с помощью элемента "приведение типа" преобразуются в строковые данные, путем изменения дескриптора. Далее, уже строковые данные, объединяются с помощью элемента "Concatenate Strings" и поступают на структуру варианта. Данная структура варианта имеет два условия: ПРАВДА или ЛОЖЬ. Выбор условия зависит от значения, введенного оператором и значения сдвигового регистра.

          Сдвиговые регистры - особый тип переменной, используемой для передачи величин из одной итерации цикла в следующую. Являются частью цикла по условию. Сдвиговый регистр состоит из пары терминалов, расположенных друг напротив друга на вертикальных сторонах границы цикла. В правом терминале хранятся данные, полученные при завершении итерации цикла. Эти данные "сдвигаются" в конце итерации и появляются в левом терминале в начале следующей итерации. Сдвиговый регистр может содержать любой тип данных: числовой, строковый, логический и тд.

          При условии ПРАВДА в структуре варианта выполняется преобразование строки в битовый массив и передача этого значения на контроллер. В противном случае, передача значений не осуществляется.

          Рассмотрим блок-диаграмму, отвечающую за отображение положения штока криовентиля. Данные по боратной связи поступаю на плату PROFIBUS DP. Через локальные переменные данные поступают на элемент "приведение типа", при помощи которого из строковых данных преобразуются в числовые, путем изменения дескриптора. Далее числовые данные поступают на элемент "Numeric indicator", при помощи которого оператор на мнемосхеме видит реальное положение штока вентиля в процентах. Узлы свойств на блок-диаграмме необходимы для управления свойствами элементов на фронтальной панели. В нашем случае - это видимость таких элементов, как светодиоды, необходимых для индикации передачи сигналов. В программе предусмотрено сохранение введенных значений положения шток вентиля. Эта часть бок диаграммы состоит из:

§   Из двух локальных переменных, которые отвечают за ввод числовых данных о положении. Переменные связаны с элементами "Numeric control", в которые оператор вводит значения о положении.

§   "Build Array" (Построить массив) - с помощью этого элемента введенные объединяются в массив данных.

§   Далее данные поступают к элементам, которые находятся в структуре варианта. Данная структура имеет два значения: ПРАВДА и ЛОЖЬ. Условием выполнения значения ПРАДА является неравенство поступивших данных с уже сохраненными данными.

Элементы в структуре варианта:

)         "Array To Spreadsheet String" - преобразует полученный данные из массива в таблицу из строк.

)         Далее данные поступают на элемент под названием "Write to Text File", записывающий данные в "sliff.ini"

)         Путь к вызываемому для записи файлу ролучаем с использованием функции "Current VI's Path"(Путь к текущему VI), "Strip Path" (Разобрать путь) и "Build Path" (Построить путь). На выходе "Current VI's Path" - адрес нахождения файла на диске, включая его имя, то есть не что иное, как абсолютный путь. Функция "Strip Path" отсекает его последний элемент, то есть убирает из пути название файла. А функция "Build Path" строит новый путь к файлу, который отличается от исходного лишь именем файла. Преимущество данного подхода к определению пути заключается в адаптивности программы к перенесению файла в другую папку. Таким образом, мы не используем абсолютный путь к файлу, а необходимым и достаточным условием работоспособности всей "свзяки" является нахождение файла в одной папке.

. Безопасность жизнедеятельности

При работе с системой накопления сжиженного гелия источником опасности является сосуд со сжиженным газом и напряжение в электрической цепи.

При производстве, хранении, транспортировании и использовании криогенных продуктов образуются опасные и вредные производственные факторы, воздействию которых подвержен персонал, обслуживающий криогенное оборудование или находящийся рядом с ним. Действие криогенных продуктов на организм человека определяется их физико-химическими свойствами.

При непосредственном контакте человеческого тела с криогенной жидкостью, ее парами, охлажденной или газовой средой, частями оборудования, трубопроводов, инструмента и конструкций под действием криогенной температуры происходит образования кристаллов льда в живых тканях, что может вызвать их разрыв. Контакт с криогенными продуктами может вызвать ожог участка тела, глаз (вплоть до потери зрения) и легкие обморожения в результате глубокого охлаждения участков тела.

Азот и гелий при атмосферном давлении своим присутствием снижают парциальное давление кислорода воздуха. Гелий при применении под давлением действуют как наркотики.

При работе с криогенными жидкостями возникают вредные и опасные производственные факторы, характерные для криогенных продуктов:

• низкая температура криогенных продуктов;

• самопроизвольное повышение давления криогенных продуктов при их хранении и транспортировке;

• уменьшение концентрации кислорода в зоне дыхания при разрушении криогенного оборудования или проливе криогенной жидкости;

• гидравлические удары, обусловленные появлением паровых полостей в трубопроводах и последующим заполнением их жидкостью.

Специфическими вредными и опасными производственными факторами являются:

• наличие в воздухе токсичных паров и газов криогенных продуктов превышающих ПДК

• контакт органических веществ и материалов с криогенными жидкостями - окислителями и контакт криогенных жидкостей, горючих газов с кислородом или воздухом, что приводит к возгораниям, пожарам или взрывам.

Для обеспечения безопасности работы с криогенными жидкостями необходимы следующие меры:

• очистка криогенных жидкостей в процессе их производства от ацетилена, углеводородов, компрессорных масел с целью предотвращения взрывов;

• периодическая промывка аппаратуры органическими растворителями или водными моющими растворами;

• тщательная очистка исходного газа от кислорода при сжижении водорода (азота) для исключения взрыва аппаратуры с помощью вымораживания или адсорбции.

При хранении и транспортировке криогенных жидкостей необходимо обеспечить высококачественную теплоизоляцию (порошково-вакуумную или экранно-вакуумную).

Сосуды для хранения и транспортирования криогенных жидкостей должны быть оборудованы предохранительными клапанами, разрывными мембранами, а работающие под избыточным давлением - манометрами.

Должны соблюдаться нормы заполнения сосудов криогенными жидкостями (табл. 1), установленные правилами. Наружная поверхность емкостей для криогенных жидкостей должна быть окрашена алюминиевой краской, иметь надписи и отличительные полосы (табл. 2).

Табл. 4. Нормы заполнения сосудов криогенными жидкостями.

Газ

Масса жидкости на 1л емкости сосуда, кг, не более

Вместимость сосуда, на 1 кг газа, л, не менее

Гелий

0,11

9

Азот

0,77

1,3


Табл. 5. Маркировка сосудов для криогенных жидкостей.

Газ

Окраска баллонов

Текст надписи

Цвет надписи

Цвет полосы

Азот

Черная

Азот

Желтый

Коричневый

Гелий

Коричневая

Гелий

Белый

Черный


Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снабженных высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для транспортирования и хранения относительно небольшого количества криогенных жидкостей (от нескольких литров до нескольких десятков литров) используют сосуды Дьюара.

При работе с сосудами Дьюара следует учитывать, что взрывы сосудов Дьюара происходят вследствие плотно закрытой горловины сосуда; закупорки горловины льдом; нарушения вакуумной изоляции сосуда и резкого повышения температуры внутри сосуда; расширения поглощенных адсорбентом газов при обогреве сосудов.

Запрещается:

• перевозить сосуды Дьюара в пассажирском лифте;

• допускать присутствие посторонних лиц на площадке, где находятся сосуды Дьюара во время их заполнения жидкими газами;

• в местах нахождения сосудов Дьюара курить, пользоваться открытым огнем, хранить горючие материалы и вещества. Запрещается также ремонтировать не отогретые сосуды и содержащие криогенные продукты.

Работу с криогенными жидкостями следует выполнять в чистой одежде и средствах индивидуальной защиты.

От радиаторов отопления и других нагревательных приборов сосуды с криогенными жидкостями должны находиться не ближе 1м; от печей и других источников открытого огня - не менее 5м.

В помещении должны соблюдаться требования санитарной гигиены по ГОСТ 12.1.005-88. Помещение должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей десятикратный воздухообмен в 1 ч и чистоту воздуха рабочей зоны помещения. Искусственное освещение должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении

Должны использовать следующие средства защиты при работе со сжиженными газами:

·        при высоких концентрациях сжиженных газов необходимо использовать шланговые изолирующие противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. При небольших концентрациях используют фильтрующие противогазы марки А (коробка коричневого цвета), марки БКФ (коробка защитного цвета).

·        руки работающих со сжиженным газом должны быть защищены асбестовыми или кожаными рукавицами; на ноги следует надевать высокие ботинки с отворотами, глаза и лицо должны быть защищены очками с щитками или прозрачными экранами.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 необходимо соблюдать требования электробезопасности.

) Защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

.1) Защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом.

.2) Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника.

) Защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

) Защитное заземление электроустановок следует выполнять:

при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных по ГОСТ 12.1.013-78.

) В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы заземляющие контуры.

При использовании железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений в качестве естественных заземлителей и обеспечении допустимых напряжений прикосновения не требуется сооружение искусственных заземлителей, прокладка выравнивающих полос снаружи зданий и выполнение магистральных проводников заземления внутри здания.

Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу, а в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования.

) Допустимые напряжения прикосновения и сопротивления заземляющих устройств должны быть обеспечены в любое время года.

) Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок.

) В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать специально предназначенные для этой цели проводники, а также металлические строительные, производственные и электромонтажные конструкции. В качестве нулевых защитных проводников в первую очередь должны использоваться нулевые рабочие проводники. Для переносных однофазных приемников электрической энергии, светильников при вводе в них открытых незащищенных проводов, приемников электрической энергии постоянного тока указанной нормы в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать только предназначенные для этой цели проводники.

) Материал, конструкция и размеры заземлителей, заземляющих и нулевых защитных проводников должны обеспечивать устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям на весь период эксплуатации.

) Для выравнивания потенциалов металлические строительные и производственные конструкции должны быть присоединены к сети заземления или зануления. При этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными.

Знаки безопасности (ГОСТ 12.4.026-2001)

В помещении, где расположена система накопления сжиженного гелия, следует установить следующие знаки безопасности:

1)       - курение запрещено - установить на дверях и стенах помещения.

2)       - запрещается пользоваться открытым огнем - установить на входных дверях, стенах, а также на сосудах со сжиженным гелием.

3)       - запрещается загромождать проходы и (или) складировать - на пути эвакуации, у выходов, в местах размещения средств противопожарной защиты, аптечек первой медицинской помощи.

4)       - опасность поражения электрическим током - установить на шкафах с электрическим оборудованием.

5)       - осторожно. Малозаметное препятствие - в местах, где имеются малозаметные препятствия, о которые можно споткнуться.

6)       - работать в защитных очках - установить на месте работы с сосудами дьюара.

7)       - работать в защитной обуви - установить на месте работы с сосудами дьюара.

8)       - работать в защитных перчатках - установить на месте работы с сосудами дьюара.

9)       - курить здесь - обозначить место для курения.

10)     - огнетушитель      - в местах размещения огнетушителя

11)     - телефон для использования при пожаре (в том числе телефон прямой связи с пожарной охраной) - в местах размещения телефона, по которому можно вызвать пожарную охрану.

12)     - выход здесь (левосторонний) - над дверями (или на дверях) эвакуационных выходов, открывающихся с левой стороны. На стенах помещений вместе с направляющей стрелкой для указания направления движения к эвакуационному выходу.

13)     - направляющая стрелка.

14)     - указатель выхода - установить над дверями выхода.

15)     - указатель запасного выхода - установить над дверями запасного выхода.

16)     - аптечка первой медицинской помощи - установить на стене возле аптечки первой медицинской помощи.

. Организационно-экономический раздел

.1 Калькулирование себестоимости продукции

Себестоимость составляется по статьям затрат: сырье и материалы.

Материал заготовки: сталь 12Х18Н10Т

Вес заготовки: mзаг=0.434кг

Цена за один кг: 100 р.

Цена заготовки равна: 0.434*100=43,4р.

Цена инструмента равна 10% от стоимости заготовки:

43,4*10%=4,34р.

Итого: 43,4+4.34=47,8р.

Возвратные отходы:

Цена стружки за 1кг=20 р.

Возвратные отходы составляют: 0.434-0,241=0,193кг.

Цена отходов: 0.193*20=3.86р.

Расходы на транспортирование заготовок: 14540 руб. на 10 км

В целях экономии на транспортные расходы заготовки закупаются на весь годовой объем производства.

Количество изготовляемых деталей в год 700 шт.

14540/700=20,8 руб.

Итого: 43.4-3.86+20.8=60,34р.

Основная заработная плата производственных рабочих: 1 н.ч =100 руб.

Расценка за деталь равняется произведению трудоемкости

Тшт.= 5.12 мин = 0,085 ч и стоимости 1-го н.ч:

0,085*100= 8,5 руб.

Процент премии от зарплаты составляет 40%, премия равна:

8,5*40%=3,4 р.

Итого зарплата составляет:

8,5+3,4=11,9р.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих:

Дополнительная заработная плата составляет 12% от основной зарплаты:

11,9*12%= 1,428р.

Общая заработная плата составляет:

11,9+1,428=13,328р.

Отчисления на социальное страхование:

Отчисления на социальное страхование составляют 34,2% от зарплаты основной и дополнительной:

13,328*34,2%=4,5р.

Амортизация:

Отчисление на амортизацию составляет 30% от основной зарплаты:

11,9*30%=3,57р.

Цеховые расходы:

Цеховые расходы составляют 140% от основной зарплаты:

11,9*140%=16,66р.

Топливо и энергия на технологические цели:

Расходы на топливо и энергию на технологические цели составляет 10% от основной зарплаты:

11,9*10%=1,19р.

Общезаводские расходы:

Общезаводские расходы составляют 8% от основной зарплаты:

11,9*8%=0,952р.

Себестоимость одной детали типа "Переходник" составляет:

43,4+13,328+4,5+3,75+16,66+1,19+0,952=83,78р.

Плановая прибыль составляет 25% от себестоимости:

83,78*25%=20,945р.

Цена продажи:

83,78+28,845=104,725р.

Прибыль равняется разности цены продажи и цены изделия.

Цена изделия на продажу: 104,725р. + НДС.

Находим НДС 18%:

104,725р. *18%=18,8505р.

ИТОГО цена продажи:


.2 План производства изделий

План производства изделий содержит в своей основе годовой объем производства, что позволяет оценить состав и количество производственного оборудования, необходимого для этой цели. Учитывая начально-стартовый этап производства, было принято, что на первый год необходимо изготовить 1200 деталей типа "Переходник". Такое количество принято с определенным запасом, что позволит в случае необходимости оперативно удовлетворить запросы спонтанно возникающих предприятий потребителей. В дальнейшем годовой объем производства составит 700 шт.

Оценка состава технологического оборудования

В состав технологического оборудования для производства деталей типа "Переходник" в общем случае должны входить:

·        Токарный станок с ЧПУ Hardinge GS 250L;

·        Устройство для нанесения товарных знаков.

Общая стоимость оборудования для изготовления деталей типа "Гайка накидная" составляет 650 000 руб.

Технико-экономические показатели здания производственного корпуса

№п/п

Наименование показателей

Единица измерения

Показатели здания

1

Количество этажей

шт.

1

2

Общая площадь здания

кв.м

400

3

Стоимость 1 кв.м общей площади здания

руб.

25000


Краткое описание основных конструктивных элементов здания:

• фундаменты - ленточный, бетонный;

• каркас - металлический;

• стены - панели типа "Сендвич";

• полы - бетонные;

• окна - пластикове панели с остеклением;

• двери - металлические, двухслойные, утепленные;

• кровля - металлическая;

• технические системы - водопровод, канализация, телефонизация, охранно-пожарная сигнализация - централизованные от городских сетей.

Организационный план

Организационная структура предприятия

Организационная структура предприятия должна строится, исходя из минимальных затрат на обеспечение функционирования предприятия как на начально-стартовом этапе, так и на последующих этапах развития производства.

Структура предприятия предусматривает наличие двух основных подразделений с разделением между ними определенных обязанностей. Состав предприятия и разделение производственных отношений в определенной степени зависит от реализации потенциальных, деловых качеств и опыта руководителя предприятия. Опыт возникновения преуспевающих предприятий зарубежного малого бизнеса и последующей трансформации их в крупные фирмы показывает необходимость совмещения в деятельности руководителя предприятия значительного числа управленческих и рабочих функций. Квалифицированная и динамичная деятельность руководителя ускоряет принятие обоснованных организационных и технических решений.

Планируемая организационная структура представлена на рис. 19.

Рис.19. Организационная структура предприятия

Данная структура предприятия предусматривает наличие двух подразделений - группы управления и производственной группы.

Группа управления

Состав группы:

• директор предприятия;

• заместитель директора;

• главный бухгалтер;

• экономист.

Функции группы:

Обеспечение внешнего и внутреннего взаимодействия предприятия (внутренние - между группами и всеми сотрудниками; внешние - между другими организациями, вовлеченными в производственную деятельность):

• планирование производства;

• подготовку перспективных и текущих решений.

Разделение обязанностей:

• директор - решение всех общих технических, финансовых и организационных вопросов, осуществляет личное взаимодействие с предприятиями потребителями;

• Заместитель директора - оказывает помощь директору, подготавливает планирование и отвечает в целом за производство;

• Главный бухгалтер обеспечивает ведение в установленном государственным органами порядке отчетности по финансовой деятельности; нормирование производственных процессов; прогнозирование развития финансовой деятельности; обеспечивает ведение технической документации, прохождение договоров, ведение всех видов переписки.

• Экономист - занимается анализом и планированием текущей деятельности предприятия, планирует запасы и управляет ими; проводит маркетинговые исследования.

Производственная группа

Состав группы:

• инженер-технолог;

• инженер-конструктор;

• рабочие - универсалы основного производства;

• рабочие по обслуживанию оборудования;

• рабочие по обслуживанию здания.

Разделение обязанностей:

• инженер-технолог - подготовка технологического процесса и оборудования, при необходимости - участие непосредственно в процессе производства с целью повышения производительности и снижения затрат;

• инженер-конструктор - разработка модификаций переходников, разработка оснастки;

• рабочие-универсалы основного производства - заняты непосредственно в технологических операциях по изготовлению переходников;

• рабочие по обслуживанию оборудования - подготовка оборудования и инструмента, совершенствование оборудования и повышение производительности.

Целесообразно с целью конкретизации производственной деятельности подготовить для каждого сотрудника краткую должностную инструкцию, где должны быть установлены производственные обязанности и права. Такие инструкции должны быть согласованы с каждым сотрудником перед началом его деятельности. Инструкции целесообразно оформить в установленном порядке и уточнять их по мере необходимости.

В соответствии с должностью каждому работнику будет установлен месячный оклад. Фонд надбавок и доплат составит 10 процентов от фонда оплаты труда (ФОТ). Фонд оплаты труда отпускных рассчитывается путем деления суммы заработка сотрудника за год на количество календарных дней (за вычетом праздничных) и умножением на количество календарных дней отпуска.

Средняя заработная плата составит 18 500 руб.

Штатное расписание сотрудников предприятия

№ п/п

Должность

Количество Штатных единиц

Тарифная ставка (оклад),

Годовой ФОТ, руб.




На 1 шт.ед

Всего


1

Директор

1

30000

30000

360000

2

Заместитель директора

1

25000

25000

300000

3

Главный бухгалтер

1

20000

20000

240000

4

Экономист

1

19000

19000

228000

5

Инженер-конструктор

1

18000

18000

216000

6

Инженер-технолог

1

18000

18000

216000

7

Рабочий-универсал основного производства

2

16000

32000

384000

8

Рабочий по обслуживанию оборудования

2

16000

32000

384000

9

Рабочий по обслуживания здания

2

14000

28000

336000

10

Уборщик помещений

1

10000

10000

120000


Итого

13

186000

232000

2784000


Фонд надбавок и доплат 10%

13

18600

23200

278400


Всего

13

204600

255200

3062400


Финансовый план

Расчет себестоимости "Переходника"

Для одно-номенклатурного производства можно принять наиболее простой метод прямого счета.

Расчет условно-постоянных затрат

1.       Заработная плата сотрудников и обслуживающего персонала

№ п/п

Должность

Количество штатных единиц

Тарифная ставка (оклад)

Годовой ФОТ, руб.




На 1 шт.ед

Всего


1

Директор

1

30000

30000

360000

2

Заместитель директора

1

25000

25000

300000

3

Главный бухгалтер

1

20000

20000

240000

4

Экономист

1

19000

19000

228000

5

Инженер-конструктор

1

18000

18000

432000

6

Инженер-технолог

1

18000

18000

432000

7

Рабочий по обслуживанию оборудования

2

16000

32000

768000

8

Рабочий по обслуживания Здания

2

14000

28000

336000

9

Уборщик помещений

1

10000

10000

120000


Итого

10

170000

200000

2400000


Фонд надбавок и доплат 10%

10

17000

20000

240000


Всего

10

187000

220000

2640000


.         Социальные начисления составляют 34,2% от заработной платы:

2640000*34,2%=902 880 руб.

3.       Амортизация здания и оборудования:

Стоимость здания 600 000 руб.

Стоимость оборудования - 650 000 руб.

Итого капитальные затраты составят 1 250 000 руб.

Амортизационные отчисления: 1 250 000 * 0,3 = 375 000 руб.

.         Коммунальные услуги

Расчет стоимости коммунальных услуг

№ п/п

Вид услуг

Единицы измерения

Тариф руб.

Объем потребляемых ресурсов в год, руб.

Сумма за год

1

Теплоснабжение

Гкал

1161

50

58050

2

Электроснабжение (освещение)

кВт.ч

3.96

3000

11880

3

Водоснабжение

м3

12

150

1800

4

Канализование

м3

13.48

200

2696


Итого:



3400

74 426


.         Реклама

Выпуск буклетов - 12 000;

Создание и поддержание Веб-сайта:

Создание - 15 000 руб. Поддержание - 9 000 руб/год.

Итого затраты на рекламу - 36000 руб.

.         Услуги связи

№ п/п

Вид услуг

Абонентская плата



Мес., руб.

Год, руб.

1

Абонентские номера

1500

18000

2


Похожие работы на - Разработка системы слива жидкого гелия

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!