Приложение С. Задание на выполнение курсового проекта 25

Методические указания

К курсовому проектированию по дисциплине

''Технологические измерения и приборы в гор-

ной промышленности ''

Донецк ДонНТУ 2002

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Методические указания

К курсовому проектированию по дисциплине

''Технологические измерения и приборы в гор -

ной промышленности '' (для студентов специ-

альности 7.092501 “Автоматизированное управление

технологическими процессами” очной и заочной

форм обучения)

УТВЕРЖДЕНО:

на заседании кафедры “Горная электротехника и автоматика” (протокол №2 от 24 сентября 2002г.)

Донецк ДонНТУ 2002

УДК 622.232-52

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Технологические измерения и приборы в горной промышленности” (для студентов специальности 7.092501 “Автоматизированное управление технологиескими процессами”) / Сост.: Гавриленко Б.В., Никулин Э.К., Оголобченко А.С.- Донецк: ДонНТУ, 2002. – 27 с.

Определены цели, задачи и программа курсового проектирования. Приведены требования к оформлению текстовой и графической части проекта. Представлен перечень тем и рекомендуемых литературных источников с исходным материалом для выполнения курсового проекта в соответствии с выбранной темой.

Составители: Гавриленко Б.В., доцент

Никулин Э.К., доцент

Оголобченко А.С., доцент

Рецензент: Попов В.А., доцент кафедры “Автоматика и телекоммуникационные системы”,

Отв. за выпуск Маренич К.Н., доцент, заведующий кафедрой “Горная электротехника и автоматика”

Ó Гавриленко Б.В.

Никулин Э.К.

Оголобченко А.С.

С о д е р ж а н и е

1. Цели и задачи курсового проектирования 5

2. Организация курсового проектирования 6

2.1 Общие положения по выполнению курсового проекта 6

2.2 Основная тематика курсового проектирования 6

2.3 Общие требования к объему и содержанию курсового проекта 7

3. Оформление текстовой и графической части проекта 12

Перечень ссылок 14

Приложение А. Перечень заданий на курсовое проектирование 15 Приложение В. Перечень рекомендованной литературы 20

Приложение С. Задание на выполнение курсового проекта 25

Приложение D. Календарный план выполнения курсового проекта 26

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Целями курсового проектирования является систематизация, углубление и закрепление теоретических знаний студентов по дисциплине “Технологические измерения и приборы в горной промышленности”, выработка навыков практического использования теоретических положений при проектировании, разработке и эксплуатации измерительных устройств (информационно-измерительных систем) в системах автоматического управления отдельными горно-технологическими процессами и производствами, а также развитие способностей самостоятельной работы с научно-технической литературой, рабочей, специальной и конструкторской документацией.

Курсовое проектирование призвано развивать у студентов навыки самостоятельной практической деятельности при решении конкретных задач по разработке и эксплуатации в горной промышленности измерительных средств, в том числе и нестандартных, использующих нетрадиционные методы измерения.

Основными задачами курсового проектирования является:

- развитие у студентов способностей к самостоятельной творческой деятельности при решении конкретной технической задачи;

- выработка умений всесторонне анализировать технологический процесс и средства автоматического управления для разработки требований к конструкции средства измерения и выбора соответствующего метода измерения;

- развития навыков самостоятельной разработки и проектирования средств измерения (в том числе и на базе микроконтроллера) применительно к заданным условиям эксплуатации в составе системы автоматизированного управления технологическим процессом;

- углубление студентами знаний по поверке показаний, оценке метрологических характеристик и эксплуатации средств измерения в соответствии с действующими стандартами и нормативно-техническими материалами;

- закрепление навыков работы с персональной ЭВМ, микроконтроллером, а также со справочной и специальной научно-техни­ческой литературой.

2. Организация курсового проектирования

2.1 Общие положения по выполнению курсового проекта

Курсовой проект выполняется по индивидуальным заданиям, утвер­жденным руководителем.

Основная направленность курсового проекта состоит в обосновании вы­бора метода измерения (контроля) и разработки средства измерения (контроля), реализующего этот метод применительно к автоматизированной системе кон­троля по заданной руководителем теме курсового проекта технологического процесса (установки, аппарата). Курсовой проект предусматривает использова­ние современных средств измерительной техники и методов измерения (кон­троля) технологических параметров, расчет статических и динамических харак­теристик измерительных преобразователей, приборов измерительных систем и информационных каналов, разработку вопросов их метрологического обеспе­чения и оценке метрологических характеристик, поверки.

По усмотрению руководителя курсового проекта его тематика может носить комплексный характер.

Объем курсового проекта составляет 30-40 страниц рукописного текста и 1-2 листа графического материала.

2.2 Основная тематика курсового проекта

Тема курсового проекта выбирается студентом самостоятельно или может быть предложена преподавателем.

При самостоятельном выборе темы студенту рекомендуется следующее:

- студенты заочной формы обучения могут взять тему, близкую им по роду производственной деятельности;

- тематика курсового проекта может быть выбрана студентом по заданию предприятия, с которым заключен договор или контракт на обучение, с дальнейшим использованием материалов в ходе дипломного проектирования;

- предпочтение отдается проектам по разработке средств измерения (контроля), предусматривающим использование микроконтроллеров и других современных электронных устройств;

- как правило, выбранная тема должна соответствовать тематике разработок по научно-техническому творчеству студентов.

При выборе темы курсового проекта из рекомендуемого в Приложении 1 списка, вариант задания определяется по номеру зачетной книжки (последним двум цифрам в диапазоне изменения этих цифр от 00 до 61). Если номер зачетной книжки оканчивается на числа от 62 до 99, тогда номер задания определяется как разность между последними двумя цифрами и числом 61.

Окончательный выбор темы согласовывается с руководителем курсового проекта и корректировке в процессе проектирования не подлежит.

Выбранная тема указывается в “Задании на курсовой проект”, которое подписывается к выполнению студентом – автором проекта и руководителем.

Тема 1 «Разработка автоматизированной системы измерения (контроля) технологического процесса (установки) применительно к заданным условиям»;

Тема 2 «Разработка (проектирование) нестандартного измерительного устройства (прибора) для измерения заданного технологического параметра в составе системы автоматического управления»;

Тема 3 «Выбор метода измерения (контроля) и разработки измеритель­ного преобразователя (датчика) для системы автоматического управления за­данным горно-технологическим процессом или производством»;

Тема 4 «Разработка (проектирование) устройства измерения (контроля) параметра технологического процесса в системе автоматического управления».

2.3 Общие требования к объему и содержанию курсового проекта

При выдаче задания, в зависимости от тематики курсового проекта и по усмотрению руко­водителя отдельные разделы могут быть исключены или скорректированы их названия.

Примерный перечень разделов курсового проекта и время выполнения в часах приведен ниже.

Введение 0,5

1.Характеристика и метрологическое описание объекта измерений (кон­троля) в заданном технологическом процессе. 2,0

2.Выбор контролируемого параметра, определение диапазона его изме­нения. Разработка технологических и технических требований, требований ус­ловий эксплуатации к средству измерения. 2,0

3.Анализ существующих методов и средств измерения (контроля) пара­метра в технологическом процессе. 2,0

4.Выбор метода измерения (контроля). Описание его преимуществ и не­достатков, физического явления (принципа). Уравнение размерности. 2,0

5.Разработка структурной схемы измерения (контроля). Нахождение уравнения преобразования. Расчет чувствительного элемента первичного изме­рительного преобразователя (датчика) и средства измерения. 2,0

6.Анализ погрешностей измерения первичного преобразователя (дат­чика) и средства измерения. Уравнение погрешности. 2.0

7.Нахождение градуировочной и рабочих характеристик. Оценка метро­логических характеристик (чувствительность, погрешность, быстродействие и др.) измерительного преобразователя (датчика) и средства измерения. 2,0

8.Установка средства измерения на технологической установке. 2,0

9.Определение динамических характеристик средства измерения. Работа средства измерения в системе автоматического управления. 2,0

10.Методы и средства поверки измерительного устройства. 1,0

Выводы. 0,5

Итого 20 часов

Во введении рассматриваются актуальность и новизна, решаемых в кур­совом проекте задач, а также перспективы создания новейших средств измере­ния (контроля) параметров в шахтном технологическом процессе.

При выполнении первого раздела необходимо детально ознакомиться с технологическим процессом и системой автоматического управления (регули­рования) этим процессом, используя литературные источники (приложение В), научно-техническую документацию и другие материалы. Осо­бое внимание следует обратить на параметры, характеризующие технологиче­ский процесс в целом и диапазон их изменения, цели и задачи измерения (кон­троля) этих параметров при регулировании режимов процесса (установки) в системе автоматического управления. В разделе должны быть приведены ри­сунки, поясняющие технологический процесс и место установки средств отбора измерительной (контролируемой) информации, а так же рассмотрена система автоматического управления (регулирования).

При выполнении второго раздела в результате детального анализа, из всей совокупности параметров, характеризующих работу технологической ус­тановки (объекта), выбирается измеряемый (контролируемый) параметр, оце­нивается диапазон его изменения и требуемый диапазон измерения, формули­руются метрологические требования (точность измерения, чувствительность, быстродействие и др.) системы автоматического управления и условий экс­плуатации в технологическом процессе к разрабатываемому средству измере­ния (контроля).

При этом с учетом действующих государственных стандартов и норма­тивно-технических документов делается анализ требуемой точности измерения параметра, оценивается значимость измеряемого (контролируемого) параметра в системе автоматического управления заданным технологическим процессом, намечаются возможные пути получения измерительной информации.

В третьем разделе производится анализ существующих методов и средств измерения (контроля) параметра с учетом сформулированных требова­ний технологического процесса и условий эксплуатации, а также аргументиро­вано доказывается возможность их использования для задач измерения (кон­троля) заданного параметра технологического процесса. Особое внимание при выполнении раздела должно быть уделено преимуществам и недостаткам вы­бранных для анализа методов измерения (контроля), с детальным рассмотре­нием конструктивных особенностей, погрешностей, чувствительности, быстро­действия, надежности и других характеристик. При анализе методов измерения (контроля) следует приводить рисунки, аналитические выражения и графики, разъясняющие их сущность применительно к условиям технологического про­цесса. Должны анализироваться методы как прямого, так и косвенного измере­ния (контроля). Количество методов, выбранных для анализа не должно пре­вышать трех.

В четвертом разделе приводится описание физического явления (прин­ципа), положенного в основу выбранного метода измерения с указанием его преимуществ и недостатков. При этом по физическому уравнению, поясняю­щему выбранный метод, устанавливается формула размерностей и оценивается диапазон изменения входящих в уравнение физических величин с указанием постоянных коэффициентов и безразмерных физических величин. При выводе уравнения размерностей следует пользоваться единицами измерения основных физических величин, входящих в систему СИ.

В пятом разделе по выбранному методу измерения (контроля) разраба­тывается структурная схема, в которой рассматривается формирование измери­тельной информации чувствительным элементом первичного преобразователя, физические величины и виды их преобразования в измерительной схеме, а также величины и направления передачи измерительных сигналов в систему автоматического управления (регулирования). При выборе варианта структур­ной схемы (прямого преобразования, уравновешивающего преобразования и др.) должно производиться обоснование необходимости ее применения с рас­смотрением основных преимуществ и недостатков, общей погрешности и чув­ствительности, других метрологических характеристик. На основании разрабо­танной структурной схемы выводится уравнение преобразования, связывающее выходную электрическую величину средства измерения с входной измеряемой физической величиной. Следует обратить внимание на то, что величины сигна­лов на выходе разрабатываемого средства измерения должны соответствовать требованиям Государственной Системы по Приборам и средствам автоматиза­ции (ГСП).

При расчете первичного измерительного преобразователя должны быть определены его основные конструктивные параметры и характеристики, а также соотношения, позволяющие оценивать уровень выходного сигнала и по­грешности измерения. В пояснительной записке приводятся рисунки, поясняющие конструкцию разрабатываемого измерительного преобразователя с указанием расчетных параметров и характеристик. Раздел должен содержать измерительную схему проектируемого средства измерения и устройства сопряжения измерительного преобразователя с системой автоматического управления, а также все необходимые для этого электрические расчеты.

В шестом разделе по полученному уравнению преобразования производится анализ степени влияния входящих в него физических величин на результат измерения. Для этого необходимо путем введения постоянных коэффициентов упростить уравнение преобразования, выделить в нем влияющие на выходной сигнал физические величины, установить диапазон их изменения и степень влияния этих величин друг на друга. Далее, используя основные положения теории погрешностей необходимо установить вид погрешности по характеру изменения физической величины, оценить ее отдельные составляющие и получить общее уравнение погрешности. Особое внимание при выполнении раздела следует уделить основным и дополнительным погрешностям, а также способам снижения общей погрешности измерения и ее отдельных составляющих. В результате выполнения раздела в пояснительной записке должны быть приведены уравнение погрешности, числовая оценка и графические зависимости погрешностей измерения.

В седьмом разделе на основании полученного уравнения преобразования находится градуировочная характеристика измерительного устройства в нормальных условиях его эксплуатации, а затем путем диапазонного изменения входящих в уравнение преобразования влияющих физических величин находится семейство рабочих характеристик средства измерения. По уравнению преобразования и рабочим характеристикам оценивается абсолютная и относительная чувствительности измерения. В этом же разделе оценивается быстродействие средства измерения и его помехоустойчивость при проведении измерений, а также точностные, надежностные и другие характеристики.

В восьмом разделе рассматриваются вопросы установки чувствительного элемента и всего измерительного устройства на технологическом объекте (установке). Особое внимание при этом должно быть уделено соблюдению требуемых по условиям монтажа расстояний, а также выбору места установки средства измерения с учетом метрологических требований и технологических требований объекта автоматизации. В разделе должны быть приведены иллюстрации, поясняющие установку средства измерения на технологической установке с указанием требуемых расстояний и сечений.

В девятом разделе на основании анализа литературных источников и полученных функциональных зависимостей оцениваются динамические характеристики проектируемого средства измерения, соответствие его выходных сигналов требованиям ГСП, а также рассматриваются вопросы подключения и порядок работы в составе аппаратуры автоматизации технологическим процессом.

В десятом разделе рассматриваются вопросы проверки правильности показаний спроектированного средства измерения. Для этого необходимо привести конструкцию поверочного стенда и указать комплект стандартных средств измерения (с указанием класса точности), необходимых для проведения поверочных испытаний. В разделе должна быть разработана методика проведения поверочных испытаний разработанного средства измерения с детальным анализом погрешностей.

В выводах приводятся итоговые результаты разработки средства измерения с указанием полученных метрологических характеристик и параметров.

Дата добавления: 2015-10-21