3. Порядок выбора темы и формирования технических требований к устройству

В качестве темы курсового проекта студентом может быть выбрана тема, связанная с разработкой измерительного прибора, автоматизацией технологического про­цесса изготовления прибора или детали, разработанных студентом ранее, в рамках научной работы или курсового проекта по курсу "Технология деталей". Тема также может быть предложена преподавателем (или выбрана студентом) из числа тем, приведенных в приложении, с учетом уровня подготовки и специализации студента. Выбранная тема может стать частью будущего дипломного проекта.

Технические требования к МПУ разрабатываются (формируются) самим студентом на основе анализа физических (физико-химических) процессов для выбранного технологического процесса с учетом выбранного студентом технологического оборудо­вания.

Выбранное технологическое оборудование и разработанные технические требования на блок МПУ должны быть согласованы с преподавателем в рамках I этапа выполнения курсового проекта.

4. Организация выполнения курсового проекта

В начале семестра проводится вводное занятие, на котором преподаватель разъясняет студентам цели и задачи курсового проектирования, устанавливается порядок выполнения проекта, дается расписание консультаций. Каждый студент выбирает и согласовывает с преподавателем тему курсового проекта.

Посещение консультаций каждым студентом, независимо от хода выполнения проекта, обязательно. График выполнения курсового проекта каждым студентом индивидуально согласовывается с преподавателем.

5 Требования к оформлению пояснительной записки и графических материалов

Графические материалы оформляются в соответствии с требованиями Государственных стандартов ЕСКД, а программная документация – в соответствии с требованиями ЕСПД.

Текстовые материалы должны быть оформлены в соответствии с СТП.

6. Порядок защиты курсового проекта

До защиты курсовой проект отдается руководителю на проверку, по результатам которой могут быть сформулированы замечания.

На защите студент делает сообщение по содержанию и результатам работы. Работа оценивается с учетом результатов проверки и замечаний преподавателя, сообщения разработчика и ответов на вопросы при защите.

7. Методические указания по выполнению курсового проекта

Работа над курсовым проектом должна начинаться с анализа задания на проектирование устройства или технологического процесса (ТП), подлежащего автоматизации. В случае выбора темы проекта проектирования технологического процесса для этого следует выбрать типовое технологическое оборудование ТП и изобразить условную структурную схему технологической установки. Далее необходимо последовательно, поэтапно, пооперационно описать ТП, попутно отмечая все числовые параметры, характеристики и допуски на них, подлежащие контролю и регулированию в процессе работы и в готовой продукции. Обратите внимание на логическую последовательность всех операций ТП и возможные аварийные или тупиковые ситуации.

На основе анализа ТП следует определить процедуры и операции, подлежащие автоматизации и приступить к формулировке технических требований (ТТ) к МПУ. Этот этап является весьма ответственным, так как от полноты и качества ТТ напрямую зависит качество МПУ. ТТ должны включать в себя не только числовые параметры и допуски, подлежащие контролю, но и последовательность действий МПУ по контролю и управлению ТП. По существу ТТ должны представлять словесный алгоритм работы МПУ.

При выборе технических средств (элементной базы) для аппаратурной реализации устройства следует прежде всего ориентироваться на отечественную элементную базу и современные микроконтроллеры (МК), позволяющие минимизировать аппаратную часть [2-5]. В большинстве практических случаев реализации устройств автоматизации ТП производительности и объема внутренней памяти МК оказывается достаточно, а наличие в МК дополнительных блоков (таймеров, АЦП, портов ВВ и др.) резко упрощает аппаратную часть МПУ.

На структурной схеме МПУ необходимо отобразить распределение линий портов ввода-вывода и их связи с датчиками и исполнительными устройствами объекта управления. Следует выбрать типы используемых датчиков и исполнительных устройств по крайней мере на уровне физических принципов их работы и определить необходимость использования в схеме дополнительных

устройств согласования по уровням, импедансам и видам сигналов (аналоговый или цифровой).

На структурной схеме должны быть изображены все органы управления (кнопки, клавиатура) и отображения (светодиоды, лампочки, цифровые индикаторы) и их связи с портами ВВ.

Схема алгоритма должна быть составлена с учетом архитектуры и системы команд конкретного МК. Для такого алгоритма каждому его блоку соответствует одна-две (в отдельных случаях три) команды на языке Ассемблера.

С целью удобства отработки, модернизации и исключения множества ошибок, программу целесообразно хорошо структурировать, что в частности подразумевает широкое использование подпрограмм. Структурирование осуществляется на этапе алгоритмизации задачи.

Обратите внимание на проблему сбоев («зависаний») программы и возможных последствий сбоев для ТП (например, допустимо ли при перезапуске программы повторение уже выполненных до сбоя операций в ТП?).

Протокол обмена информацией между МП и объектом управления необходим для разработки детального алгоритма и программы в части сопряжения МПУ и объекта управления на программном уровне. Протокол может быть составлен в виде таблицы или в описательной форме и содержит специфику и подробности действий МП при считывании показаний датчиков (опрос, прерывания, ожидание, согласование по быстродействию, подтверждение и т.п.) и передаче управляющих сигналов на исполнительные устройства.

Карта памяти в случае использования МК должна содержать сведения о назначении используемых ячеек ОЗУ (РОНов), а также начальные установки специальных регистров, определяющие режимы работы всех узлов МК.

В первой части программы на языке Ассемблера («шапка программы») необходимо с помощью директив задать все необходимые параметры для ассемблирования, определить требуемые ячейки, присвоить имена константам и выполнить начальные установки специальных регистров. Пример такой «шапки» приведен в [6].

Инструкция по эксплуатации МПУ должна содержать все указания по действиям оператора при запуске устройства и в аварийных ситуациях. Особое внимание обратите на процедуру ввода исходных данных в МП и проверку работоспособности МПУ.

Актуальность проблемы проверки работоспособности МПУ обусловлена тем, что использование традиционных приборных методов контроля (с применением вольтметров, осциллографов, генераторов и т.п.) неэффективно для программируемых устройств, в которых определяющим показателем работоспособности является выполнение заданного алгоритма. В этих условиях в качестве встроенных средств контроля могут быть рекомендованы резидентные программы контроля, имитирующие на программном уровне взаимодействие МПУ с объектом управления, а в качестве инструментальных средств контроля = специальные технологические стенды.

Конструкция (схемотехника) устройства может быть достаточно простой и содержать набор выключателей и переменных резисторов, имитирующих дискретные и аналоговые датчики, а также индикаторы (световые, звуковые), имитирующие срабатывание исполнительных устройств.

В методике проверки работоспособности устройства с использованием технологического стенда следует привести переднюю панель стенда с органами управления и индикации, определить требования к стенду по имитации датчиков и исполнительных устройств и описать последовательность действий оператора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Примерный перечень тем для курсового проекта

1. Проектирование цифрового устройства для формирования и подсчёта импульсов

2. Автоматизация технологического процесса сортировки изделий

3. Сборка статора конденсатора переменной емкости (КПЕ)

4. Пайка печатной платы с двусторонним монтажом (дозаторы флюса, олова, температура, время выдержки, позиционирование и др.)

5. Намотка катушек индуктивности

6. Контроль качества изображения телевизионного приемника

7. Формовка выводов электрорадиоэлементов (в том числе обрезка)

8. Металлизация керамики серебром (закон регулирования температуры)

9. Пайка стеклянных соединителей микроэлементов

10. Автоматизация технологического процесса изготовления деталей из пластмасс

11. Автоматизация технологического процесса гальванопокрытий (температура, концентрация, время, транспортировка, отмывка, сушка)

12. Автоматизация сверлильного станка для сверления отверстий в печатной плате (скорость прямого хода, регулирование скорости вращения, управление заменой сверл, позиционирование)

13. Намотка обмоток трансформатора (набор скорости, шаг, натяжение, останов)

14. Герметизация изделий РЭС компаундами (дозирование, температура, выдержка, охлаждение, разъем поверхностей)

15. Напыление пленок (управление испарителем, время, контроль толщины пленки)

16. Обработка подложек шлифованием, полированием

17. Изготовление магнитопроводов

18. Литье (разогрев сплава, формы, транспортировка формы, подача жидкого металла, заливка, охлаждение, извлечение)

19. Автоматизация процесса отжига магнитопроводов из пермаллоя (температура, время, среда – инертный газ или вакуум)

20. Штампование

21. Механическая обработка на станке с ЧПУ

22. Лакокрасочные покрытия