Лекция 1 проектирование АТК. Основы проектирования автоматизированных технологических комплексов

1.

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Основы проектирования
автоматизированных
технологических комплексов
(АТК) (регулируемых по скорости
конвейеров и конвейерных
линий горного производства)

2.

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
1.Этапы проектирования автоматизированных технологических
комплексов (АТК)

3.

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Литература
1. ГОСТ 34.601-90 Комплекс стандартов на автоматизированные
системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.
2. ГОСТ 34.602-89 Комплекс стандартов на автоматизированные
системы. Техническое задание на создание автоматизированной
системы.

4.

Процесс создания АТК, содержащей механические,
электронные и информационно – управляющие
устройства, представляет собой совокупность
упорядоченных во времени, взаимосвязанных,
объединенных в стадии и этапы работ, включая
разработку конструкторской и технологической, а также,
при необходимости, программной документации.
Стадии разработки АТК при традиционном
проектировании, в общем случае, содержат:
1. Формирование требований к АТК.
2. Разработку концепции АТК.
3. Техническое задание.
4. Эскизный проект.
5. Технический проект.
6. Рабочую документацию.

5.

Первые три стадии относятся к предпроектным, а последующие –
это непосредственное проектирование.
Допускается совмещать или не проводить отдельные виды работ.
В процессе разработки документации выбор и проверка новых
технических решений должны сопровождаться лабораторными,
стендовыми и другими исследовательскими испытаниями моделей,
макетов, натурных составных частей изделий в условиях,
имитирующих реальные условия эксплуатации.

6.

Процесс проектирования – это процесс обработки
информации, в ходе которого на основе исходных данных и
других сведений, необходимых для решения поставленных
задач с помощью определенной методики, соответствующего
математического аппарата, программных средств, методов
имитационного и физического моделирования, макетирования
последовательно разрабатывается техническая документация.
В процессе проектирования осуществляется:
• Декомпозиция системы на подсистемы;
•Последовательно разрабатывается техническая
документация, на каждую из подсистем,
входящих в состав АТК.
Процесс проектирования распараллеливается на
последовательность подпроцессов проектирования
подсистем.

7.

При параллельном проектировании могут быть
рекомендованы следующие стадии:
1. Техническое задание
2. Техническое предложение
3. Эскизный проект
4. Технический проект

8.

На стадии разработки технического задания (ТЗ) при
необходимости проводят предпроектные исследования.
Техническое предложение и эскизный проект могут быть
объединены в одну стадию.
Можно также в стадию "Технический проект" включать рабочую
документацию.
Можно также в стадию "Технический проект" включать рабочую
документацию.
В дальнейшем в рамках этого модуля будет изучаться основы
проектирования автоматизированных технологических
комплексов (АТК) (регулируемых по скорости конвейеров и
конвейерных линий горного производства), позволяющие
изучить последовательно все этапы проектирования и
выполнять законченные проекты.

9.

Разработка технического задания
ТЗ на АТК является основным документом, определяющим
требования и порядок создания (развития или модернизации)
системы, в соответствии с которым проводится
разработка АТК и ее приемка при вводе в действие.
ТЗ требует тщательного подхода к его разработке. На этом
этапе определяется весь объём технических и
эксплутационных требований к проектируемой АТК, а также
возможности их технической реализации.

10.

Опыт проектирования показывает, что зачастую заказчик
не в полной мере может формализовать требования к
системе и не представляет все её возможности или
реальную достижимость всех выдвигаемых требований.
Разработчик, в свою очередь, не всегда оценивает
значимость эксплутационных требований заказчика. В
результате недостаточная проработка технического
задания приводит к необходимости многократного
повторения дальнейших этапов проектирования или же к
недостаткам системы, выявляемым только в процессе
её эксплуатации.

11.

На основании действующих нормативных документов и
имеющегося опыта проектирования могут быть
рекомендованы следующие разделы ТЗ:
•общие сведения;
•назначение и цели создания системы;
•характеристика объектов автоматизации;
•требования к системе;
•состав и содержание работ по созданию системы;
•порядок контроля и приемки системы;
•требования к составу и содержанию работ по подготовке
объекта автоматизации к вводу системы в действие;
•требования к документированию;
•источники разработки.
В ТЗ на АТК могут включаться приложения.
Конкретное содержание технического задания определяют
заказчик и разработчик, а при инициативной разработке –
разработчик.

12.

Техническое предложение
Проектирование АТК начинается с разработки технического
предложения на основе требований, сформулированных в ТЗ. В
техническом предложении определяются:
• функции систем, входящих в состав АТК;
• функции подсистем, их цели и эффекты;
•состав комплексов задач и отдельных задач, решаемых
подсистемами.
В общем случае при разработке технического предложения
проводят следующие работы:
•выявление вариантов возможных решений, установление
особенностей вариантов (принципов действия, размещения
функциональных составных частей и т.п.), их конструкторскую
проработку. Глубина такой проработки должна быть
достаточной для сравнительной оценки рассматриваемых
вариантов на последующих стадиях проектирования;

13.

•проверку вариантов на патентную чистоту и
конкурентоспособность;
•проверку соответствия вариантов требованиям техники
безопасности и производственной санитарии;
•сравнительную оценку рассматриваемых вариантов.
Сравнение проводится по показателям качества и
технологичности изделия, стандартизации и унификации.
Если для сравнительной оценки необходимо проверить
принцип работы различных вариантов изделия, то могут
быть разработаны математические и имитационные
модели, а также изготовлены макеты.
На этой стадии проектирования, как и на всех последующих
стадиях, могут применяться методы
автоматизированного проектирования, математические,
имитационные и физические модели.

14.

Эскизный проект
Эскизный проект разрабатывают с целью установления
принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений
изделия, дающих общее представление о принципе работы и
(или) устройстве изделия, когда это целесообразно сделать до
разработки технического проекта или рабочей документации.
Эскизный проект содержит предварительные проектные решения
по АТК и ее частям, а также документацию на АТК и ее части.
На стадии разработки эскизного проекта осуществляют
конструкторскую проработку вариантов изделия, выбирают
оптимальные варианты изделия и (или) его составных частей.
Разрабатывают принципиальные (конструктивные,
схемотехнические, программные и др.) решения, дающие общее
представление о работе и устройстве системы.
При этом выполняют работы, необходимые для обеспечения
предъявляемых к изделию требований, установленных
техническим заданием и техническим предложением.

15.

Производят оценку изделия на технологичность.
Осуществляют оценку по показателям стандартизации и
унификации.
Выявляют на основе принятых принципиальных решений новые
изделия и материалы, которые должны быть разработаны
другими предприятиями (организациями) и составляют
технические требования к этим изделиям и материалам.
Составляют перечень работ, которые следует провести на
последующей стадии разработки, в дополнение или уточнение
работ, предусмотренных техническим заданием и техническим
предложением.
Если это необходимо, то прорабатывают основные вопросы
технологии изготовления.

16.

Производят ориентировочные расчеты, подтверждающие
работоспособность изделия (кинематические, электрические,
тепловые, расчеты гидравлических систем и др.) и надежность
изделия.
Рассчитывают экономические показатели.
Приводят предварительные сведения по использованию в
разрабатываемом изделии стандартных, унифицированных и
заимствованных сборочных единиц и деталей.
При проектировании программного обеспечения системы
эскизный проект должен содержать полную спецификацию
разрабатываемых программ.

17.

При необходимости, с целью проверки принципов работы
изделия и (или) его составных частей, изготавливают и
испытывают макеты, осуществляют имитационное и другие
виды моделирования. Конкретный перечень необходимых работ
определяется разработчиком в зависимости от характера и
назначения изделия и согласовывается с заказчиком.
На этой же стадии проводят разработку, оформление,
согласование и утверждение документации в объеме,
необходимом для описания полной совокупности принятых
проектных решений и достаточном для дальнейшего
выполнения работ по созданию АТК.
При эскизном проектировании не повторяют работы,
проведенные на стадии технического предложения, если они не
могут дать дополнительных данных. В этом случае
результаты ранее проведенных работ отражают в
пояснительной записке.

18.

Технический проект
Как указано выше, в стадии "Технический проект" можно
объединить этапы технического и рабочего проектирования.
Технический проект предназначен для принятия окончательных
технических решений и содержит их подробную разработку.
На этой стадии оценивается соответствие требованиям
технического задания, технологичность, эксплуатационные
свойства и т.п., определяются технико-экономические
показатели, получаемые в результате внедрения этих
решений, и стоимость оборудования и монтажа.

19.

Проектирование начинают с изучения и анализа технического
задания, технического предложения и эскизного проекта.
По технологическим чертежам и пояснениям к ним
составляют четкое представление о технологическом
процессе, конструкции машин и механизмов, определяющих
работу объекта автоматизации.
Уточняют объем параметров, подлежащих контролю и
автоматическому регулированию, перечень дистанционноуправляемых приводов исполнительных механизмов, объем
блокировок и перечень сигналов, включаемых в схему
автоматики безопасности работы установки.
Разрабатывают необходимое программное обеспечение.

20.

Анализируют работу объекта совместно с устройствами
контроля и автоматики.
Составляют структурные и функциональные схемы
автоматизации технологических процессов.
Выбирают контрольно-измерительные приборы,
промышленные контроллеры, датчики, регуляторы и
аппаратуру автоматики. Разрабатывают принципиальные
схемы автоматического регулирования, управления,
сигнализации и автоматики безопасности.
Рассчитывают и моделируют системы регулирования в
установившемся и переходном режимах.

21.

Составляют схемы питания.
Проектируют общие виды щитов и пультов и уточняют место
их размещения.
Намечают месторасположения датчиков и вспомогательных
устройств.
Выполняют монтажные схемы щитов и пультов и схемы
внешних соединений.
Составляют кабельный и трубный журналы.
Выполняют чертежи трасс электрических и трубных проводов.
Составляют спецификацию, пояснительную записку и смету.

22.

В состав документации по техническому проекту включают
структурные и функциональные схемы, чертежи механических
узлов, чертежи размещения щитов и пультов на плане
объекта; ведомости приборов, регуляторов, вспомогательного
оборудования, электроаппаратуры, щитов, пультов, кабелей,
проводов и труб;
перечень новых, не изготовляемых
промышленностью
серийно
приборов
и
средств
автоматизации с техническими заданиями на их изготовление;
пояснительную записку и сметные расчеты.

23.

Технический проект служит основанием для выполнения
рабочей
документации.
Необходимо
учитывать,
что
проектирование - это итерационный процесс. Если при
техническом проектировании на этапе анализа характеристик
манипулятора, выявляются несоответствия отдельных
конструктивных и технических решений требованиям ТЗ или
технического предложения, то в принятые ранее решения
вносятся коррективы и после утверждения технического
проекта переходят к разработке рабочей документации.

24.

Рабочее
проектирование
заключительный
этап
проектирования, в рамках которого осуществляют разработку
рабочей документации, содержащей все необходимые и
достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по
вводу АТК в действие и для её эксплуатации, а также для
поддержания
уровня
эксплуатационных
характеристик
системы в соответствии с принятыми проектными
решениями, ее оформление, согласование и утверждение.

25.

В процессе проектирования проводят разработку программ и
программных средств системы, выбор, адаптацию и (или)
привязку приобретаемых программных средств, разработку
программной документации.
Кроме того, на этом этапе предусмотрено уточнение
результатов предыдущих этапов, создание и испытания
опытного и/или опытно-промышленного образца объекта
автоматизации, разработку и отработку программных
продуктов,
технологической
и
эксплуатационной
документации.
В рабочей документации детализируют предусмотренные
техническим проектом решения в объеме, позволяющем
создать и заказать оборудование и материалы, а также
выполнить монтажно-наладочные работы.

26.

На всех этапах технического проектирования для проверки
принятых конструктивно – технических решений используются
макеты, виртуальные и физические модели.
В состав документации включают полный комплект чертежей,
схем, заказных спецификаций, перечней, смет, заданий,
позволяющий изготовить и эксплуатировать информационноуправляющую и механическую системы и все подсистемы. В
объёме, предусмотренном ТЗ, разрабатывается
эксплуатационная документация.

27.

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Спасибо за внимание!
Зав кафедрой автоматизации
производственных процессов
д.т.н., проф. Брейдо Иосиф Вульфович
Тел. +77212(565184)
+77771343827
E-mail: [email protected]
[email protected]