Виды и состав дипломных проектов

2.1 Общие требования к содержанию и составу ДП

Дипломные проекты можно разделить на следующие виды:

· программно-прикладные;

· исследовательские;

· конструкторско-технологические.

В зависимости от вида и выбранного подхода к реализации дипломного проекта меняется наполнение разделов. Требования и примерный состав ДП конкретных видов приведены ниже.

Содержание ДП должно полностью раскрывать поставленную тему. Графическая часть должна иллюстрировать и поддерживать не­обходимые разделы.

При работе над дипломным проектом студент должен:

• проявить качества специалиста, способного самостоятельно осуществлять проектирование и разработку программных или технических продуктов;

• применить современные информационные технологии, уметь обосновывать выбранные методы и пути решения по­ставленной задачи;

• проявить умение работать с литературными и электронны­ми источниками;

• анализировать и систематизировать научно-техническую литературу;

• проводить сравнительный анализ аналогов или прототипов разрабатываемых программ или технических средств;

• применять знания и навыки для создания частных методик;

• использовать возможности новых техноло­гий.

2.2 ДП программно-прикладного характера

Дипломные проекты программно-прикладного характера весьма разнооб­разны. К ним можно отнести следующие виды программных продук­тов:

· программные компоненты операционных систем вычислительной техники;

· программные компоненты систем автоматизации, включая робототехнические системы;

· программная реализация математических моделей элементов систем автоматизации;

· расчетные задачи;

· информационные задачи (Интернет, компьютерные сети, базы данных и т.п.);

· обучающие системы;

· экспертные системы.

Содержание и наполнение разделов дипломного проекта за­висит от выбранного подхода к реализации программного средства: структурного, объектного, смешанного.

Рекомендуемый состав ДП:

2.2.1 Титульный лист (см. Приложение 1)

2.2.2 Лист задания (см. Приложение 2)

2.2.3 Содержание (см. Приложение 3)

2.2.4 Аннотация

Аннотация должна содержать изложение сущности выполненной работы, перечень новых разработок, содержащихся в дипломном проекте, краткие выводы относительно особенностей, эффективности, области применения.

2.2.5 Введение:

· краткое описание предметной области функционирования задачи;

· краткие характеристики глав пояснительной записки.

2.2.6 Постановка задачи:

· формулировка задачи;

2 определение круга задач, которые должны быть автома­тизированы или модифицированы;

2 обоснование необходимости компьютерной обработки информации или процессов;

· доказательство ее актуальности поставленной задачи;

· обзор существующих подходов к решению проблемы;

· определение данных и их представление, способы хране­ния;

· определение видов выходных данных - способ отображе­ния, представления, хранения.

Анализ задачи

При анализе задачи приводятся:

• описание предметной области;

• выделение ключевых абстракций;

• требования к системе (задаче);

• инструменты реализации задачи;

• обзор существующих решений, программ.

Конкретное содержание этого раздела зависит от примененного подхода к разработке программного продукта.

При традиционном структурном подходе:

2 сложная система разбивается на некоторое количество доста­точно независимых задач;

3 выделяются подзадачи на основе принципов абстрагирования, формализации, структурирования данных;

4 подзадачи иерархически упорядочиваются.

Объектный подход к разработке программного обеспечения заключается в методологии проектирования задачи на основе объект­ной декомпозиции и в реализации задачи средствами объектно-ориентированных языков.

При объектно-ориентированном программировании в анализ задачи включаются:

• описание классов;

• иерархия классов;

• механизмы взаимодействий классов.

Смешанное программирование в настоящее время является наиболее распространенным способом написания программных ком­понент. Смешанное программирование объединяет различные подхо­ды к проектированию и разработке программ. Одной из разновидно­стей смешанного подхода является визуальное программирование. Диалекты различных языков используют визуальные методы для по­строения интерфейсов, но элементы управления могут быть разрабо­таны как структурным способом, так и объектным.

2.2.8 Вычислительная система:

· выбор и обоснование используемых средств программирования;

аппаратная поддержка (объем оперативной памяти, объем внешней памяти, требования к мониторам, наличие периферии - мышь, принтер, джойстик и т.д.);

· системная среда;

· сетевая поддержка;

· средства автоматизации программирования.

2.2.9 Алгоритм задачи:

· описание алгоритма;

· определение функционально-независимых подзадач (проце­дур) и пути их реализации.

2.2.10 Проектирование задачи

При проектировании задачи рассматриваются данные, процес­сы и инструменты разработки в комплексе:

а) организация данных (логическая и физическая структура данных в контексте инструмента разработки);

б) процессы;

в) концептуальный прототип (представляет собой описание внешнего пользовательского интерфейса - систему меню, кнопок, диалогов, форм);

г) система помощи;

д) средства защиты и разграничения доступа к данным;

е) требования к демо-версии;

ж) тесты на использование.

2.2.11 Реализация (заключается в кодировании и тестировании ПП).

Рекомендуемые подразделы:

а) функции, их логическая и физическая организация:

• структура и описание функций пользователя в рамках выбранных программных инструментов;

• взаимосвязи функций;

• состав модулей и принцип объединения функций в мо­дули.

б) функции и элементы управления (разработанные функции, закрепленные за определенными эле­ментами управления - пункты меню, кнопки, клавиши и т.д.);

в) функциональное тестирование

Проверка каждого пункта меню, каждой операции, которую выполняет система. Функциональное тестирование должно гарантиро­вать работу всех элементов программы в автономном режиме. Этот пункт иллюстрируется распечатками копий экранов, результатами вы­полнения определенных действий.

г) полное тестирование

Моделируются все возможные действия пользователя при ра­боте с программой. Тесты описываются на этапе анализа и должны быть составлены таким образом, чтобы предусмотреть максимум воз­можных действий.

2.2.12 Описание программы:

· логическая структура (функции, процедуры);

· физическая структура (модули, критерии объединения классов в модули);

· взаимодействие модулей, классов, способы обращения;

функциональная модель (функциональная модель отображает функциональную струк­туру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями);

модель данных (моделирование данных состоит в определении их концептуаль­ной схемы в одной модели или несколь­ких локальных моделей, которые относительно легко могут быть ото­бражены в любую форму представления. Наиболее распространенным средством моделирования дан­ных являются диаграммы «сущность-связь». С их помощью опреде­ляются важные для предметной области объекты: их свой­ства - «атрибуты» и отношения друг с другом – «связи»);

· особенности интерфейса.

2.2.13 Программа и методика испытаний:

· анализ надежности разработанного алгоритма (количест­венные характеристики ошибок);

· тестовые примеры;

· реакция программы на тесты;

· анализ ожидаемых и полученных результатов;

· вывод по результатам тестирования.

2.2.14 Применение программы:

· название и назначение программы;

· область применения;

· периодичность использования;

аппаратно-программный комплекс для нормального функ­ционирования программы (объем оперативной памяти, объем внешней памяти, требования к мониторам, наличие периферии):

инсталляция программы (полная, частичная, автоматическая, ручная);

методы доступа, система паролей;

настройка операционной среды:

диалог с пользователем (перечень сообщений, которые выдает программа, действия пользователя в качестве ответа);

обучение (запуск демо-версии, ограничение действий в авторском проекте и демо-версии, возможность автоматического просмотра действий, реализующихся в программе, возможность пробного сеанса работы с автоматиче­ским обучением, использование системы помощи);

· способы ввода информации;

· формы представления выходных данных;

· система помощи;

· наличие демонстрационного ролика.

2.2.15 Охрана труда (см. раздел 3.2)

2.2.16 Экономический раздел (см. раздел 3.1)

2.2.17 Заключение:

· краткая формулировка проблемы;

· пути решения проблемы;

· использованные методы и средства;

· полнота раскрытия проблемы;

· найденные нетрадиционные способы решения, разработки;

· степень автоматизации работ на различных этапах разра­ботки;

· логическая связь со специальными разделами;

· возможность модификации;

· авторское право.

2.2.18 Литература

2.2.19 Приложения

2.2.20 Графические материалы:

· обоснование необходимости разработки программного продукта (графическое подтверждение актуальности и практической значимости);

· иерархия задач;

· схема данных;

· схема работы системы;

· схема взаимодействия программ;

· структурная схема алгоритма;

• диаграмма классов;

• диаграмма объектов;

• диаграмма модулей;

• диаграмма процессов;

· временная диаграмма объектов;

описание внешнего пользовательского интерфейса - система меню, кнопок, диалогов, форм;

· плакаты с результатами испытаний и оценкой эффективности (таблицы, графики, диаграммы);

· специальные разделы (охрана труда, экология и т.п.).

Состав ДП исследовательского характера

Дипломные проекты, содержащие научно-исследовательские разработки, являются хорошей иллюстрацией высокой квалификации студента. Объектами исследований могут быть технологические процессы и технологическое оборудование с точки зрения возможности и целе­сообразности их автоматизации в условиях конкретного производства, автоматическое оборудование и комплексы автоматического обо­рудования, отдельные узлы или системы управления.

Темы исследований могут включать:

исследование конкретных устройств автоматики;

выявление факторов, влияющих на производительность труда или качество выпускаемой продукции;

анализ конструкции механизмов и систем с привлечением матема­тического аппарата;

исследование динамических свойств объектов;

разработку математических моделей и моделирование поведения элементов системы или системы в целом;

исследование методов получения, передачи и обработки ин­формации в системах;

оценку статическими методами точности обработки изделий с выбором оптимальных режимов работы;

Тематика научно-исследовательских работ должна быть направ­лена на решение актуальных и конкретных вопросов автоматизации технологических процессов в машиностроении и приборостроении. При выборе направле­ний научно-исследовательских тем следует руководствоваться пла­нами научно-исследовательских работ кафедры или профильных заводов.

Дипломный проект исследовательского плана предполагает формулировку некоторой гипотезы, проблемы и предлагаемые пути исследования, решения, описания выдвинутой проблемы. Проблема или гипотеза может носить как теоретический характер, так и технический. Содержание дипломного проекта может быть следующим:

2.3.1 Титульный лист (см. Приложение 1)

2.3.2 Лист задания (см. Приложение 2)

2.3.3 Содержание (см. Приложение 3)

2.3.4 Аннотация

Аннотация должна содержать изложение сущности выполненной работы, перечень новых разработок, содержащихся в дипломном проекте, краткие выводы относительно особенностей, эффективности, области применения.

2.3.5 Введение:

· введение в проблему исследования;

· краткие характеристики глав пояснительной записки.

2.3.6 Предмет исследования:

· актуальность выбора;

· объект исследования

· цели и задачи исследования;

· сущность изучаемой проблемы;

· структура проблемы;

· формулировка основных задач исследования:

· выявление критериев изучаемого явления;

· обоснование путей решения проблемы;

· формулировка условий, обеспечивающих эффектив­ность решения проблемы.

2.3.7 Анализ литературы

Анализ научно-технической лите­ратуры является важным разделом при выполнении дипломного проекта исследовательского характера. Анализ литературы выпол­няет следующие функции:

· выявляет достижения, ценности, ошибки научной деятель­ности;

· определяет ведущие позиции в исследуемой проблеме с учетом опыта предыдущих исследований;

· определяет степень актуальности и новизны, включая патентный поиск аналогов и прототипов;

· дает основу для теоретических, фундаментальных построе­ний;

· позволяет проводить сравнения однородных исследований;

· дает методологическую основу исследования.

2.3.8 Организация и проведение исследования:

· характеристика условий исследования (эксперимента);

· описание конкретной ситуации исследования;

· создание модели исследуемого объекта;

· описание модели;

· инструменты описания модели;

· реализация модели;

· качественные характеристики функционирования модели.

2.3.9 Анализ результатов исследования:

· общий критерий с точки зрения рассмотрения проблемы исследования;

· целостность и систематизация фактов наблюдения, резуль­татов;

· выводы и обобщения по структурным элементам исследо­вания;

· критический или сравнительный анализ полученных ре­зультатов на основе исследования литературных источни­ков;

· выявление существенных связей явлений;

· определение концептуальной идеи явления (процесса);

· формулировка научной концепции в виде системы фактов, идей, понятий и место этой концепции в современной отрасли рассматриваемой науки.

2.3.10 Охрана труда (см. раздел 3.2)

2.3 11 Экономический раздел (см. раздел 3.1)

2.3.12 Заключение

2.3.13 Литература

2.3.14 Приложения

2.3.15 Графическая часть

· объект исследования;

· обоснование путей решения проблемы;

· характеристика условий исследования (эксперимента);

· описание модели;

· качественные характеристики функционирования модели.

· выводы и обобщения по структурным элементам исследо­вания;

· критический или сравнительный анализ полученных ре­зультатов на основе исследования литературных источни­ков;

· специальные разделы (охрана труда, экология и т.п.).

2.4 ДП конструкторско-технологический

Дипломный проект конструкторско-технологический должен быть посвящен разработке автоматизированных технологических процессов и/или проектированию и расчету конструкторских элементов технических систем.

Рекомендуемый состав ДП:

Титульный лист (см. Приложение 1)

Лист задания (см. Приложение 2)

Содержание (см. Приложение 3)

Аннотация

Аннотация должна содержать изложение сущности выполненной работы, конкретные сведения об оборудовании (например, краткую тех­ническую характеристику), перечень новых разработок, содержащихся в дипломном проекте, краткие выводы относительно особенностей, эффективности, области применения автоматического оборудования.

Введение

Во введении излагается значение и современный уровень разви­тия автоматизации и роботизации машиностроительной и приборостро­ительной промышленности. Указывается цель выполненной дипломной работы, обосновывается необходимость проектирования автоматическо­го оборудования.

Постановка задачи:

формулировка задачи;

обоснование необходимости решения этой задачи, доказательство ее актуальности;

обзор существующих подходов к решению проблемы.

Технологическая часть (см. раздел 2.4.1)

Конструкторская часть (см. раздел 2.4.2)

Разработка систем управления (см. раздел 2.4.3)

Экономико-организационная часть (см. раздел 3.1)

Охрана труда и противопожарная безопасность (см. раздел 3.2)

Экология (см. раздел 3.3)

Список использованной литературы

Приложения

В записку подшиваются технологические карты, карты управ­ляющих программ, схемы, фотографии, диаграммы, таблицы.

Графическая часть (см. раздел 4.3)

2.4.1. Технологическая часть проекта

Основой проектирования автоматизированного оборудования служит технологический процесс изготовления, сборки, контроля, испы­таний данной детали или узла. Техпроцесс должен быть наиболее со­вершенным, зачастую с иными по сравнению с существующими приемами и средствами обработки, базирования, закрепления и перемещения де­талей (узлов).

Технологическая часть проекта должна включать:

· критический анализ действующего технологического процесса изготовления (сборки) детали (узла) и предложения по улучшению технологичности, изменению конструкции детали (узла) и операций техпроцесса обработки (сборки);

· определение типа и организационной формы производства с раз­работкой техпроцесса, определением такта выпуска заданной детали (узла), штучного времени и т.д. в соответствии с технологическим маршрутом обработки (сборки).

При проектировании технологического процесса механической об­работки необходимо выбрать оптимальный метод получения заготовки, технологические базы, методы обработки, технологический маршрут обработки, приспособления и измерительные инструменты, рассчитать или выбрать режимы резания, составить операционные карты технологического процесса с оформлением операционных эскизов механической обработки.

При проектировании автоматизированного процесса сборки производить анализ конструкции собираемых объектов с точки зрения возможности автоматизации сборки. Разрабатывается технологическая схема сборки, определя­ется последовательность и содержание сборочных операции, выполняют­ся необходимые расчеты (усилия запрессовки, температуры нагрева или охлаждения деталей при сборке, усилия клепки, моментов закатки при свинчивании и др.). По результатам анализа нескольких вариантов сборки выбирают наилучший процесс. Затем приступают к разработке схемы сборочного оборудования, которая включает определе­ние компоновки и принципа действия сборочной машины, определение но­менклатуры узлов машин, выполняющих автоматическую ориентацию и подачу деталей в рабочую зону, перемещение деталей и узлов в процессе сборки, закрепление деталей, контроль качества сборки, наличия дета­лей и т.д.

Для тех­нологических процессов необходимо оформить следующие виды документации:

· маршрутную карту,

· операционную карту,

· кар­ту эскизов и схем.

Технологическая часть проекта, предусматривающего использование станков с ЧПУ, должна включать:

· анализ конструкции и корректирование чертежей деталей с целью повышения технологичности и обеспечения эф­фективности их обработки на оборудовании с ЧПУ;

· рациональный выбор заготовки, технологического маршрута и моделей станков с ЧПУ;

· выбор схем базирования с указанием координат нулевых точек детали и инст­румента и разработку конструкций зажимных приспособлений;

· определе­ние последовательности обработки поверхностей, содержания переходов и величин припусков;

· выбор типов режущих инструментов и размещения их в наладке;

· графическое построение траектории движе­ния инструментов, расчет параметров аппроксимации траекторий, расчет координат опорных точек и приращении координат по всем направлениям;

· определение режимов резания и норм времени.

Оформляется технологи­ческая документация, необходимая для составления управляющих прог­рамм:

· операционная карта механической обработки;

· расчетно-технологическая карта;

· карта наладки;

· карта программы.

Затем производится кодирование информации (размерной, техно­логической, служебной), необходимой для программного управления авто­матическим рабочим циклом станка, и составление схемы управляющей программы на машинном носителе.

При проектировании технологических процессов для роботизирован­ной линии особого внимания и глубокой проработки требуют вопросы:

обес­печения равной или кратной производительности на отдельных позици­ях для достижения большей синхронизации работы и загрузки линии;

автоматизации всех рабочих и вспомогательных переходов; удобства ба­зирования и транспортирования обрабатываемой заготовки;

длительного сохранения заданной точности;

обеспечения высокой надежности работы линии за счет тщательной проработки вопросов контроля, блокировки, сигнализации, резервирования, отвода стружки.

Следует предусматри­вать высокую степень концентрации технологических переходов и применение многоинструментального оборудования.

Задача проектирования технологических процессов для роботизиро­ванных линий характеризуется множеством возможных решений. Для сокращения числа сопоставляемых вариантов можно использовать типо­вые решения и нормативные рекомендации.

Технологическая часть дипломного проекта должна быть органи­чески связана с конструкторской частью.

2.4.2. Конструкторская часть проекта

Конструкторская часть дипломного проекта должна содержать:

· обоснование нескольких вариантов компоновок автоматического обо­рудования, их анализ и выбор рациональной схемы компоновки, расчет производительности;

· выбор и обоснование принципиальных кинематической, электричес­кой, пневматической, гидравлической схем проектируемого оборудования;

· кинематические расчеты, позволяющие обеспечить согласование движений целевых механизмов оборудования;

· циклограмму работы проектируемого автоматического оборудования;

· расчеты механизмов на прочность, жесткость, виброустойчивость, износостойкость и т.д.;

При проектировании промышленных роботов и следует обра­тить особое внимание:

· на выбор рациональной кинематической схемы, определяющей число степеней подвижности роботов для обеспечения необходимых переносных и ориентирующих движений схвата и систем координат робота;

· на установление необходимых размеров зве­ньев, определяющих параметры зоны обслуживания робота;

· на опреде­ление кинематических параметров манипулятора (необходимых угло­вых и линейных перемещений и скоростей, законов движения рабоче­го органа и т.п.), т.е. факторов, используемых при выборе типа привода и конструкции манипулятора;

· на установление числа точек позиционирования и точности позиционирования, т.е. факторов, оп­ределяющих тип управляющего устройства и привода;

· на установле­ние числа манипуляторов, сменных схватов, связей с технологичес­ким оборудованием.

Можно рекомендовать следующие расчеты для деталей приводов и механизмов автоматизированного оборудования:

· шпинделя на жесткость и виброустойчивость;

· направляющих качения, скольжения и гидростатических направляющих;

· подшипников качения и скольжения;

· ответственных валов, зубчатых, червячных, ременных, цепных передач;

· пусковых, тормозных и предохранительных устройств;

· механизмов подач на равномерность и точность малых перемещений;

· линейных и угловых скоростей и ускорений звеньев манипулятора;

· статического и динамического баланса манипулятора;

· силовой расчет модулей ПР.

Для гидравлических приводов:

1. расчет производительности насосов;

2. определение необходимого давления масла при рабочих и холос­тых режимах;

3. расчет к.п.д. гидропривода и обоснование способа регулирования;

4. расчет мощности насоса и приводного электродвигателя;

5. расчет неравномерности перемещения гидрофицированного узла;

6. гидродинамические расчеты в условиях неустановившихся процес­сов разгона и торможения;

7. расчет следящего привода в гидрокопировальных станках.

При расчете электрооборудования может быть приведено расчет­ное обоснование выбора варианта исполнения электропривода, например:

односкоростным электродвигателем и коробкой передач,

многоскоростным электродвигателем,

приводом с широким диапазоном регулирования электродвигателя.

Представляет интерес выбор электро­двигателя с последующим определением коэффициента загрузки, а так­же расчеты из области динамики электропривода:

определение време­ни протекания того или иного переходного процесса,

углов поворо­та ротора двигателя за время его разгона и торможения.

Необходи­мо произвести расчет мощности преобразователей, усилителей и дру­гих элементов силовой части электропривода.

Перечень нормативно-справочной документации по проектирова­нию роботов и роботизированных систем дан в приложении 4.

2.4.3 Разработка систем управления

Система управления проектируется и создастся для конкретного объекта, поэтому перед тем, кок сформулировать требования к уст­ройству управления, необходимо глубоко и всесторонне изучить объ­ект управления и описать его в терминах, удобных для решения задач управления. Примерами объектов управления могут служить механизм смены инструмента, привод главного двигателя станка, один или несколько манипуляторов, технологическая линия и т.п. Если объект управления сложен и затруднительно общее описание его функционирования, целесообразно разделение его на более простые блоки, объединенные функциональными связями. Сведения, достаточные для разработки системы управления, должны определять:

· из каких блоков состоит объект о точки зрения управления;

· какие функциональные и управляющие связи существуют между ними, каковы внешние связи объекта и к каким блокам они прилагаются;

· какие технологические режимы возможны при функционировании объекта;

· при каких условиях происходит смена технологических, режимов;

· какими параметрами описывается тот или иной режим;

· каким образом производится измерение данных об объекте уп­равления;

· какие исполнительные механизмы могут быть использованы;

· какими временными диаграммами описываются последовательности управляющих сигналов, обеспечивающих тот или иной режим работы объекта.

В процессе работы управляемый объект и система управления представляют собой единую систему, и для обеспечения ее нормаль­ного функционирования в эксплуатационных условиях система управ­ления должна отвечать ряду дополнительных требований. Если систе­ма управления проектируется отдельно и независимо от объекта уп­равления, то все требования к ней оформляются в виде технического задания.

При выполнении дипломного проекта нет необходимости формули­ровать вое разделы технического задания, но основные требования, без выполнения которых работа системы вообще невозмож­на и которые вытекают из условий функционирования объекта управ­ления, следует перечислить. К ним можно отнести условия эксплуа­тации системы:

· кинематические,

· механические,

· наличие помех,

· качество питания системы.

Перечисленные требования в зависимости от целей и задач разработки могут быть дополнены и другими, связан­ными:

· с мерами по технике безопасности;

· с потребляемой мощностью;

· со степенью риска при отказе системы управления;

· с условием ремонта и обслуживания;

· с характером работы системы и др.

При формализации задания систему управления удобно представить в виде некоторого устройства ("черного, ящика") пока еще неизвестной структуры, у которого выделены входы и выходы. Входы представляют собой сигналы с датчиков, установленных на объекте управления, а выходы – управляющие воздействия на исполнительные механизмы. Задачей данного этапа является получение полной информации о числе входов и выходов и оценка характера преобразования множества наборов на входе во множество выход­ных наборов.

Выделив входы и выходы системы управления, необходимо задать и наглядно представить алгоритм функционирования системы, выражаю­щийся в последовательном преобразовании входных данных с целью вы­работки управления и индикации на выходе. Формальная запись алго­ритма управления может быть осуществлена с помощью:

· автоматного описания (автоматного графа, автоматной табли­цы);

· блок-схемы алгоритма;

· граф-схемы алгоритма;

· логической схемы алгоритма;

· циклограммы.

Такие способы задания алгоритмов применяются в тех случаях, когда они реализуются на специальных технических средствах, без использования компьютера.

В некоторых случаях можно обойтись и без формального языка для описания функционирования системы и проектировать систему лишь на основе технического задания, но таких ситуаций следует избегать.

При любом способе формулирования задания и описания алгоритмов функционирования должны быть четко перечислены входы и выходы системы управления и описан закон преобразования входных величин в выходные.

Анализ общего алгоритма управления позволяет определить внеш­ний и внутренний язык системы управления, подсчитать количество и характер операций, необходимых для реализации алгоритма управления. Если общий алгоритм управления достаточно громоздкий, его можно разделить на несколько алгоритмов;

· алгоритм пуска и останова объекта управления;

· алгоритм цифрового регулирования;

· алгоритм контроля отдельных устройств системы;

· алгоритм предупреждения и ликвидации аварии.

Перечисленные алгоритмы могут быть, в свою очередь, представлены в виде блоков.

Если сложность алгоритма и объем информационных потоков таковы, что применение компьютера не целесообразно, то следующим этапом проектирования является разработка логической схемы, реализующей алгоритм управления.

Разработка логической схемы является ответственным этапом, на ко­тором студент-дипломник должен обнаружить знание методов синтеза схем автоматики и умение творчески применять их на практике. Логическая схема - это абстрактная модель, отражающая функционирование системы, описанной в терминах булевой алгебры и содержащая логические элементы и другие технические средства безотносительно к их конкретному исполнению. Логическая схема должна обеспечить функционирование всей системы и при этом обладать наименьшей сложностью. Упрощение логической схемы и минимизация числа элементов, ее реализующих, достигается различными методами. Применение тех или иных методов синтеза логических схем зависит от класса за­дач, решаемых в процессе реализации алгоритма управления.

Если выходные сигналы управления зависят только от значений сигналов на выходе в данный момент, то устройство управления мо­жет быть реализовано в виде комбинационной схемы.

В этом случае последовательность выполнения работ следующая:

· задать логическую функцию (аналитически или таблично);

· представить ее в ДСНФ или КСНФ;

· минимизировать логическую функцию;

· преобразовать полученную логическую схему в принципиальную.

В случае, когда алгоритм управления реализуется с помощью устройств, имеющих в своем составе элементы памяти, для синтеза таких устройств можно использовать методы дискретных автоматов.

Принципиальная схема разрабатывается на основе логической, но с учетом особенностей применяемой элементной базы. В пояснительной записке должно быть приведено обоснование выбора элементов и их основные характеристики (быстродействие, нагрузочная способность, коэффициент объединения по входу, помехоустойчивость).

В принципиальной схеме следует учесть также требования к устройству, которые не могут быть выражены языком формальной логики. Это могут быть требования повышенной надежности некоторых цепей, необходимость стыковки с другими устройствами, введение цепей контроля и индикации.

При разработке конструкции системы управления приходится учи­тывать элементы, отсутствующие в описании алгоритма функционирова­ния. На этом этапе принципиаль­ная схема всей системы управления должна быть разделена на части, которые воплотятся в реальные блоки. При решении этой задачи тре­буется учесть множество обстоятельств. Например, если управляемый объект территориально удален от системы уп­равления, передача информации в этом случае может быть организована или по уплот­ненному телемеханическому каналу или с использованием технологий компьютерных сетей. Соответственно, по-разному решается вопрос размещения преобразователей ин­формации, каналов связи, их пропускной способности, помехозащищенности; диагностике и ремонта, условий эксплуатации и работы обслуживающего персонала.

Перечень вопросов, подлежащих проработке по конструктивному исполнению системы, согласовывается с руководителем проекта.

Если алгоритм управления достаточно сложен, а объем обраба­тываемой информации таков, что становится необходимым применение компьютера,то отпадает необходимость в проектировании технического сред­ства, но возникает ряд других вопросов, типичных для АСУ ТП. В частности:

· выбор типа компьютера или оценка его возможностей, если тип задан;

· определение моделей функционирования объекта;

· разработка алгоритма функционирования и составление рабочих программ;

· обеспечение управляющего режима работы компьютера в реальном масштабе времени;

· сопряжение компьютера с объектом управления;

· обеспечение надежности и безопасности функционирования;

· взаимодействие с обслуживающим персоналом и т.п.