УДК 681.5

Кисурин А.А. Устройства автоматики и информатики: курсовое проектирование: учеб. пособие/А.А. Кисурин Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. 147с.

В учебном пособии содержатся сведения по разработке курсового проекта по дисциплине «Автоматика проектирования систем и средств управления», даются рекомендации по составлению технической документации и приводятся методические основы проектирования и методики выполнения различных конструктивных расчетов и трассировки печатных плат с пакетом прикладных программ P-CAD.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 220200 «Автоматизация и управление», специальности 220201 «Упрвление и информатика в технических системах», дисциплине «Автоматика проектирования систем и средств управления». Предназначено студентам очной формы обучения.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле KURS.

Табл.40. Ил.30. Библиогр.: 8 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.Л. Бурковский

Рецензенты: ООО «Орбита» (ген. директор, канд. техн. наук, доц. Г.Д. Лившин);

д-р техн наук, проф. В.М. Питолин

© Кисурин А. А., 2010

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2010

ВВЕДЕНИЕ

Задача курсового проектирования состоит в привитии студентам навыков самостоятельного выполнения работ на различных стадиях разработки устройства. В процессе курсового проектирования решаются конкретные технические задачи на базе ранее изученных общетехнических дисцеплин, материалов специальных курсов и курсов специализации «Проектирование устройств автоматики и информатики», «Технология систем управления» и др.

Глава 1. Общие указания по разработке курсового проекта

1.1. Вводная часть

Курсовой проект по курсу "Проектирование устройств автоматики и телемеханики" выполняется студентами специальности 220201 на пятом курсе дневного обучения.

В процессе курсового проектирования решаются конкретные тех­нические задачи на базе ранее изученных общетехнических дисцип­лин, материалов специальных курсов и курсов специализации «Проектирование устройств АТ», "Технология устройств AT" и др.

Задача курсового проектирования состоит в привитии студентам навыков самостоятельного выполнения работ на различных стадиях разработки устройства.

Темой курсового проекта является разработка конкретного устройства автоматики и телемеханики по заданным техническим требованиям.

В учебном пособии использованы материалы технической литературы, список которой приведен в разделе "Литература".

1.2. Содержание курсового проекта

1.2.1. Этапы работы при курсовом проектировании.

Таблица 1

	Стадии разработки	Этапы работ
1.	Техническое задание.	I. Составление технического задания согласно техническим требованиям 2. Составление сетевого графика проектирования (или этапной программы)

Продолжение табл.1

	Стадии разработки	Этапы работ
2.	Техническое предложение	I. Подбор и изучение патентно-технической литературы
3.	Эскизно-технический	I. Выбор стандартных и унифици-
	Проект	рованных элементов и функцио­нальных блоков
		2. Выбор функциональных связей 3. Разработка принципиальной схемы устройства 4. Разработка конструкции уст- ройства и компоновка
		5. Экономическое обоснование Выполнение расчетов: -компоновочных характеристик;
		- теплового расчета; - механической прочности; -технологичности, печатного проводника; - помехоустойчивости; - надежности; - размерных цепей; - герметизации и уплотнения; - показателей степени техно-логичности и др.
4.	Разработка рабочей	1. Разработка и оформление конст-
	Документации	рукторской документации
		- схемы электрической принципиальной;
		- общего вида; - сборочных единиц (платы с

Продолжение табл.1

	Стадии разработки
		элементами и др.); - деталей (платы, корпуса, кожуха, шасси, стойки, скобы и др.) 2. Разработка и оформление текстовой документащии: - пояснительной записки (ПЗ); - технических условий (ТУ); - эксплуатационной докумен- тации (технического описа-­ ния ТО, инструкции по экс­- плуатации ИЭ, паспорта П) 3. Разработка и оформление технологических процессов спро-­ ектированного устройства: - технологических карт - технологии изготовления деталей и сборочных единиц

1.2.2. Содержание технического задания.

Техническое задание составляется по следующей форме:

1. Наименование работы.

2. Цель и назначение работы.

3. Сроки проектирования.

4. Этапы работ и их сроки.

5. Исполнитель.

6. Технические требования:

- электрические параметры;

- исполнение конструктивное;

- защищенность от окружающей среды;

- механичеокие параметры;

- требования к габаритам и массе;

- температура окружающей среды;

- давление окружающей среды;

- действие ионивируощях излучений;

- действие биологических факторов;

- требования к надежности;

- требования к сохранности;

- требования к уровню стандартизации и унификации;

- требования к упаковке;

- требования к транспортированию;

- требования к маркировке и клеймению.

7. Разработанная документация.

8. Чем заканчивается работа.

Техническое задание оформляется отдельным документом со своим титульным листом. Форма и содержание титульного листа должны соответствовать ГОСТу 2.105-68.

1.2.3. Построение, изложение и оформление пояснительной записки

Рекомендуются следующие разделы:

1 Введение.

2 Назначение и область применения.

3 Техническая характеристика.

4 Обзор патентно-технической литературы.

5 Расчетная часть.

6 Описание и обоснование выбранной конструкции.

7 Технологическая часть.

8 Технико-экономическое обоснование.

9 Используемая литература.

10 Приложение.

11 Содержание.

Пояснительная записка должна в краткой и четкой форме раскрывать творческий замысел проекта, цель и задачу проекти- рования, сущность выбранного варианта; содержать методы иссле- дования, принятые методы расчете и сами расчеты, описание про- веденных экспериментов, их анелиз и выводы по ним, технико-экономическое сравнение вариантов. Текст сопровождается иллюстрациями (рисунками, диаграммами, схемами и т.п.), способствующими пониманию и рациональной форме изложения материала.

Изложение материала ведется от первого лица множественного числа ("применяем", "выбираем" и т.п.). Язык записи должен быть простым, не рекомендуется употреблять сложные предложения и обороты. Не допускается произвольного и разноречивого толкования какого-либо физического закона. Используемая в записи терминология не может быть произвольной и должна соответствовать терминам и определениям, установленным стандартами, а если та-вых нет, то установленным технической литературой.

Во введении отражаются решения партии и правительства по дальнейшему развитию науки и техники, применительно к раесматриваемому вопросу, его экономическая и социальная значимость и кратко описывается цель работы, анализ технического задания, достигнутый в соответствующей области научно-технический уровень, возможные варианты исполнения с указанием перспективных; технико-экономическая характеристика выбранного варианта.

В разделе "Назначение и область применения" приводится полное наименование и обозначение изделия, его назначение, область применения, условия эксплуатации. Объем 1-2 листа.

В разделе "Техническая характеристика" указываются технические данные разработанного изделия, определяюшие показатели качества и эксплуатации, основные параметры и характеристики, точность и стабильность всех показателей при различных условиях эксплуатации. Объем технической характеристики 2-3 листа.

Краткий обзор и анализ патентно-литературных источниковимеет своей целью установить достигнутый уровень в областипроводимых исследований. Для каждого технического решения приводятся основные технические и экономические характеристики, выделяются достоинства и недостатки.

Обзор патентно-технической литературы оформляется как глава пояснительной записки. Рекомендуется кроме основного текста данные обзора заносить в таблицу.

В разделе "Описание и обоснование выбранной конструкции" перечисляются составные части изделия, их устройство, принцип роботы, взаимосвязь. Особое внимание уделяется подробному описанию конструкции, обоснованию выбора направления конструирования, применяемых материалов, покрытий, класса точности, размеров и чистоты обрабатываемых поверхностей, обеспечению тех-нологичнооти и экономической эффективности. В описании должна приводиться физическая сущносгь происходящих процессов.

Расчетная часть (10-20 листов) разбивается на подразделы в зависимости от выполняемых расчетов.

Для каждого расчета цодагы приводиться исходные данные, постановка задачи, формулы для расчета, необходимые схемы, рисунки, графики, обеспечивающие расчет, справочные данные, краткие пояснения к расчету, ход расчета, анализ полученных данных. В формулах следует применять только обозначения, установленные стандартами. Ссылка в тексте на номер формулы дается в круглых скобках, ссылка на литературу - в квадратных скобках с индексом Л, например "согласно выражению (5)", "согласно данным [Л2]". Нумерация формул и литературы сквозная, обозначается арабскими цифрами. Большое количество цифр округляется, при этом в расчете пишетсяистинное значение, затем выражение "округляем до" и ставится округленное значение.

В разделе "Технологическая часть" задаются потребностью разработанного изделия в народном хозяйстве, в зависимости от чего выбирают вид производства: индивидуальное, сериное или массовое. Для установленного вида производства выбираются типовые и разрабатываются индивидуальные технологические процессы. Подробный технологический процесс с операциями, переходами, выбором обору дова-ния, инструмента, методов контроля и пр. разрабатывается на изготовление одного вида деталей или сборочную единицу и оформляется на маршрутных или технологических картах.

Технико-экономические показатели приводятся в виде анализа технико-экономических характеристик предложенных конструктивных решений: стоимости выбранных комплектующих изделий и материалов, трудоемкости изготовления в зависимости от технологичности конструкции, точности изготовления, выбранных технологических процессов, зависимости стримости изделия от функциональных схем, взаимозаменяемости и надежности и пр. Кроме того, анализируются данные расчета технико-экономических показателей проектирования.

Литература перечисляется по общим библиографическим правилам. Вклочается только та литература, на которую имеется ссылка в тексте. Литературные источники должны иметь порядковую нумерацию (арабские цифры).

Порядок записи литературы:

1) НИР, ОКР;

2) изобретения, патенты;

3) действующие стандарты, ТУ;

4) журнальные статьи;

5) книги;

6) другие публикации;

Использованные материалы помещаются в следующем порядке:

фамилия и инициалы авторов;

полное и точное название работ;

место издания (страна или город: для Москвы - М, Ленинграда- Л, остальных городов полное название);

название издательства;

год издания (слово "год" не пишется).

В состав приложения к пояснительной записке входят:

1) комплект конструкторской документации

2) технические условия;

3) эксплуатационная документация;

4) другие материалы по yсмотрению разработчика.

Содержание включает перечень разделов и подразделов пояснительной записки с указанием номеров страниц. Все заголовки в содержании начинают с прописной буквы без точки на конце.

Последнее слово каждого заголовка соединяют многоточием с соответствующим ему номером страницы в правом столбце содержания.

1.2.4. Построение, изложение и оформление технических условий

Технические условия (ТУ) содержат все требования к устройству, его изготовлению, контролю, приемке и поставке.

ТУ должны содержать вводную часть и разделы, расположенные в нижеуказанной последовательности:

1) технические требования;

2) правила приемки;

3)методы контроля (испытаний, анализа, измерений);

4) транспортирование и хранение;

5) указания по эксплуатации (применению);

6) гарантии поставщика.

При необходимости ТУ могут быть дополнены другими разделами или в них могут не включаться отдельные из указанных разделов.

Вводная часть должна содержать наименование продукции, ее назначение, а также область применения и условия эксплуатации. Во вводной части, при необходимости, указывают характеристику объекта, в котором используют данную продукцию, общув характе­ристику или условное обозначение области применения и условий эксплуатации продукции.

В разделе "Технические требования" указывают требования, определяющие показатели качества и эксплуатационные характеристикн продукции. Показатели и свойства продукции устанавли­вают применительно к условиям и режимам эксплуатации и копытаний (с учетом погрешности методов измерения). В разделе, как правило, должны быть указаны только те требования, которые под­лежат проверке.

В разделе "Правила приемки" указывается порядок контроля, порядок и условия предъявления и приемки продукции ОТК, размер предъявляемой партии, сопроводительная документация. Устанавли­ваются виды испытаний (приемо-сдаточные, .периодические, типо­вые и пр.). Для каждой категории испытаний должны быть определены сроки их проведения, количество контролируемых образцов, последовательность контроля параметров. При выборочном или статистическом контроле качества указывают план контроля. В разделе оговаривают порядок и условия забракования продукции и возобновления приемки после выявления дефектов и их устранения. Оговариваются условия и порядок окончательного забракования продукции.

В разделе "Методы контроля" указывают методы контроля всех параметров, норм, требований и характеристик продукции, установленных в разделе "Технические требования" в той же последовательности. Условия контроля должны быть максимально приближены к условиям эксплуатации.

Для каждого метода контроля устанавливаются:

методы отбора образцов;

оборудование, материалы, реактивы;

подготовка к испытанию;

проведение испытаний;

обработка результатов;

При необходимости приводятся схемы соединения оборудования с контролируемой продукцией. При описании операций контроля приводят указания по технике безопасности и особые меры предосторожности. При обработке результатов приводят расчетные формулы, указывают точность вычислений и др. Рекомендуется последовательность проведения испытаний оформлять в виде таблицы.

В разделе "Транспортировка и хранение" указываются условия транспортировки, требования к выбору транспортных средств, к способам крепления и укрытия продукции на этих средствах и т.п.

Указываются условия хранения продукции в складах, обеспечивающие сохранность ее качества и товарного вида, требования, определяющие место хранения, защиту продукции от влияния внешней среды , температурный режим хранения, требования к срокам периодических осмотров хранимой продукции, регламентным работам и пр.

Последовательность изложения:

1) место хранения;

2) условия хранения;

3) условия складирования;

4) специальные требования и сроки хранения.

Раздел "Условия поэксплуатации" включает:

а) указания по установке, монтажу и применению продукции на месте ее эксплуатации;

б) требования к условиям охлаждения;

в) возможность работы в других средах;

г) требования к мерам предосторожности при монтаже у потребителя, особые условия эксплуатации и т.п.

В разделе "Гарантия поставщика" указываются обязательства поставщика в части соответствия продукции установленным требованиям ТУ, срок гарантии.

1.2.5. Составление технического описания (ТО)

ТО должно содержать описание устройства, принцип его действия, технические характеристики и другие сведения.

ТО должно состоять из разделов, располагаемых в следусщей последовательности:

1) введение;

2) назначение;

3) технические данные;

4) состав изделия;

5) устройство и работа изделия и его составных частей;

6) контрольно-измерительные приборы, инструмент и принадлежности;

7) размещение и монтаж;

8) маркировка и пломбирование;

9) тара и упаковка;

10) приложения.

В зависимости от особенностей изделия отдельные разделы ТОдопускается объединять или исключать, а также вводить новые разделы.

В разделе "Введение" указывают:

- назначение ТО;

- перечень документов, которыми следует руководствоваться при изyчении изделия.

В разделе "Назначение" приводят полное наименование изделия, его назначение и область применения.

В разделе "Технические данные" указывают технические данные, основные параметры и характеристики, необходимые для изучения и правильной эксплуатации изделия и его составных частей на всех режимах и в различных условиях эксплуатации.

В разделе "Состав изделия" приводят перечень, наименование и количество входящих в изделие составных частей и комплектов (запасных частей и др.).

В разделе "Устройство и работа изделия и его составных частей" излагают общие сведения о принципе действия, устройстве (конструкции) и режимах работы изделия в целом и его составных частей на основе структурной, функциональной и принципиальной схем.

В разделе "Контрольно-измерительные приборы, инструмент и принадлежности" приводят перечень, техническую характеристику и устройство специальных контрольно-измерительных приборов, инструментов, приспособлений и т.п., поставляемых совместно с изделием.

Раздел "Размещение и монтаж" приводят тогда, когда имеютсяспециальные требования к установке изделия: на подвижном илидругом изделии, в специальном помещении и пр. В разделе при этомдаются рекомендации по защите изделия от ударов, вибрации, электрических и других помех.

В разделе "Маркировка и пломбирование" приводят сведения о маркировке и пломбировании изделия, и его составных частей, а также о порядке распломбирования.

В разделе "Тара и упаковка" приводят описание конструкции и порядок использования тары и упаковки изделия.

В "Приложении" к ТО указывают необходимые справочные и другие материалы.

1.2.6. Составление инструкции по эксплуатации

В инструкции по эксплуатации (ИЭ) излагают сведения, необ­ходимые для правильной эксплуатации (использования, транспортирования, хранения и технического обслуживания) изделия и поддержания его в постоянной готовности к работе.

ИЭ должна состоять из разделов, располагаемых в следующей последовательности:

1) введение;

2) общие указания;

3) указания мер безопасности;

4) порядок установки;

5) подготовка к работе;

6) порядок работы;

7) проверка технического состояния;

8) характерные неисправности и методы их устранения;

9) правила хранения;

10) транспортирование;

11) приложения.

В зависимости от особенностей изделия отдельные разделы допускается объединять или исключать, a также вводить новые разделы.

В разделе "Введение" указывают:

- назначение и состав инструкции;

- перечень эксплуатационных документов, которыми необходимо руководствоваться при эксплуатации данного изделия.

В разделе "Общие указания" приводят указания, правила и требования, отражающие особенности обращения с изделием на всех стадиях его эксплуатации. В этом разделе приводят указания по приемке изделия и вводу его в эксплуатацию (осмотр, проверка комплектности, расконсервация, проверка на функционирование и т.п.).

В разделе "Указания мер безопасности" перечисляют правила предосторожности, которые необходимо соблюдать как во время подготовки изделия к работе, так и при его работе.

В разделе "Порядок установки" излагают требования к месту установки, операции по установке, рекомендации по защите изделия от воздействия атмосферных влияний, агрессивных сред, электромагнитных полей и т.д.

В разделе "Подготовка к работе" дается указание о взаямосвязи изделия с другими изделиями, о подготовке изделия к включению, правиле настройки и регулировки, исходное положение органов управления.

В разделе "Порядок работы" указывают:

1) состав обслуживающего персонала;

2) перечень специального оборудования, инструментов и приспособлений;

3) перечень всех режимов работы изделия;

4) порядок наблюдения за изделием во время работы;

5) порядок и содержание осмотра изделия после окончания работы;

6) особенности работы изделия его составных частей в различных метеорологических и климатических условиях.

В разделе "Проверка технического состояния" излагают в технологической последовательности содержание и краткие методики основных проверок технического состояния изделия с целью установления его пригодности для дальнейшего использования по прямому назначению.

В разделе "Характерные неисправности и методы их устранения" приводят перечень характеристик и наиболее часто встречающихся или возможных неисправностей, указывают их вероятные причины, методы наиболее быстрого и простого выявления и устранения этих неисправностей.

Перечень неисправностей можно оформить в виде табл.2.

Таблица 2.

№ п/п

Наименование неисправностей, внешние проявления и дополнительные признаки

Вероятная причина

Метод усранения

Примечания

Здесь же указывают правила разборки изделия для выявления и устранения неисправностей и сборки изделия после устранения неисправностей.

В разделе "Правила хранения" должны быть изложены указания и правила хранения изделия, условия хранения (температура, влажность, освещенность и пр.), допустимые сроки хранения в азличных климатических условиях.

В разделе "Транспортирование" указывают порядок подготовки изделия для транспортирования различными видами транспорта, требования к транспортированию и условия, при которых оно должно осуществляться.

В "Приложении" к ИЭ указывают необходимые справочные и другие материалы для эксплуатации изделия.

1.2.7. Составление паспорта (формуляра)

Паспорт (ПС) является документом, удостоверяющим гарантии предприятием-изготовителем основных параметров и характеристик изделия.

ПС должен состоять из разделов, располагаемых в следующей последовательности:

1) общие сведения об изделии;

2) основные технические данные и характеристики;

3) комплект поставки;

4) свидетельство о приемке;

5) свидетельство о консервации;

6) свидетельство об упаковке;

7) гарантийные обязательства.

В разделе "Общие сведения об изделии" указывают наименование изделия, его обозначение, дату выпуска и др. Могут быть приведены общие указания для обслуживающего персонала по эксплуатации изделия и по заполнение паспорта, например:

1 Перед эксплуатацией необходимо внимательно ознакомиться с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации данного изделия.

2 Все записи в паспорте производят только чернилами, от-четливо и аккуратно. Подчистки, помарки и незаверенные исправления не допускаются.

В разделе "Основные технические данные и характеристики" приводят необходимые при эксплуатации изделия номинальные, допустимые и фактические значения основных технических характеристик, относящихся к данному экземпляру изделия (табл.3).

Таблица 3

№ п\п	Техническая характеристика	Значение по ТУ	Фактическое значение	Отметка о соответствии

В разделе "Комплект поставки" перечисляют изделие и со-ставные части, нe связанные с изделием сборочными операциями, эксплуатационные документы, тару и упаковку.

В разделе "Свидетельство о приемке" приводят свидетельство о приемке изделия, подписанное лицами, ответственными за соответствие изделия конструкторской документации не него. Оно составляется по форме:

Свидетельство о приемке

. , заводской номер

(наименование изделия) (обозначение)

. соответствует уехническим . и

(№ ТУ)

признан(а) годным(ой) для эксплуатации.

Дата выпуска .

_________________________________________

Подпись лиц, ответственных за приемку.

Аналогично разделу "Свидетельство о приемке" составляются разделы "Свидетельство о консервации ", "Свидетельство об упаковке".

В разделе "Гарантийные обязательства" приводят:

1) сроки гарантии изделия;

2) ресурс изделия в течение срока гарантии;

3) срок службы до ремонта;

4) срок переконсервации изделия.