В ходе выполнения работы по исследованию типовых статических нагрузок, в окне оператора необходимо выбрать закон, по которому производится задание момента нагрузки:

- постоянное задание момента;

- задание момента сопротивления в зависимости от скорости на валу;

- задание момента сопротивления в зависимости от квадрата скорости на валу;

- режим задания момента сопротивления для снятия естественной характеристики двигателя.

Рисунок 16 - Рабочее окно оператора

После выбора режима нагрузки необходимо настроить параметры по заданию, ввести их в соответствующие окно.

Далее производим включение асинхронного или синхронного двигателя по выбору, после чего запускаем двигатель постоянного тока имитирующего нагрузку на валу. Снимаем временные и механические характеристики в течение 30 секунд. Для визуализации процесса необходимо выбрать «Тренд контроль», «Механическая характеристика механизма». Система диспетчерского управления позволяет архивировать данные процесса исследования в форме Exel при помощи функции Export data.

Рисунок 17 - Пуск

Рисунок 18 - Режим задания момента сопротивления от квадрата скорости

В результате экспериментов на экран панели оператора выполняется вывод механической характеристики в зависимости от выбранного режима задания типовой статической нагрузки.



Рисунок 19 - Режим постоянного задания момента сопротивления

Рисунок 20 - Задание момента сопротивления в зависимости от скорости на валу

Рисунок 21 - Задание момента сопротивления в зависимости от квадрата скорости на валу

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

3.1 Разработка методического обеспечения по работе с программным пакетом Step7

3.1.1 Интерфейс рабочего окна SIMATIC Manager

SIMATIC Manager - это графический интерфейс для редактирования объектов S7 (рис 22).

Рисунок 22 - Рабочие окно SIMATIC Manager

Основными элементами панели главного меню программы SIMATIC Manager являются разделы File, Edit, Insert, PLC, View, Options, Window и Help. На панели инструментов вынесены наиболее часто используемые кнопки.

Структурно, данные хранятся в проекте в виде объектов. Объекты в проекте представлены в виде древовидной структуры, расположенной в левой части рабочего окна. Структура проекта, аналогична используемой в Windows Explorer, что делает интерфейс программы интуитивно понятным для пользователя, а различия заключаются лишь в иконках объектов.

Содержимое правой части окна SIMATIC Manager зависит от выбранного в левой части объекта.

На верхнем уровне структуры расположен проект MSAENGpr. Каждый проект представляет базу, в которой хранятся все относящиеся к нему данные. Элементами проекта являются сети и их элементы - станции и другие узлы. Проект MSAENGpr содержит многоточечный интерфейс MPI, к которому подключена станция SIMATIC 300 Station(Ш1) (рис. 23). Объект MPI создается автоматически и представляет интерфейс для PG и коммуникационный интерфейс для CPU.

Рисунок 23 - Структура проекта в SIMATIC Manager

На втором уровне, находятся станции, которые являются основой для конфигурирования аппаратуры. Здесь хранится информация о конфигурации аппаратуры и параметрах модулей. Проект на уровне станций содержит один элемент - SIMATIC 300 Station(Ш1), который в свою очередь содержит контроллер CPU315-2PN/DP. Доступ к ведомые устройствам может быть получен при помощи утилиты Hardware (рис. 24).

Процессор CPU315-2PN/DP содержит пользовательскую программу S7 Program, которая представлена в виде блоков Blocks (рис. 25). Расположенные ниже уровни зависят от содержимого предыдущих.



Рисунок 24 - Уровень станции в SIMATIC Manager

Рисунок 25 - Уровень блоков

3.1.2 Создание проекта в SIMATIC Manager

Рассмотрим основные этапы создания проекта с помощью мастера «New Project Wizard», который находится в разделе «File» главного меню утилиты SIMATIC Manager. Создание проекта состоит из четырех шагов.

На первом шаге создания проекта (рис. 26), необходимо выбрать структуру проекта по умолчанию, показанную в двух окнах, нажав кнопку «Finish», или продолжить пошаговое создание проекта, нажав кнопку «Next».



Рисунок 26 - Первый шаг создания проекта

В пошаговом режиме появляется второе окно (рис 27), в котором выбирается тип процессора из списка, задание его MPI-адрес, адреса для подключения к многоточечному интерфейсу (Multi Point Interface).

Рисунок 27 - Выбор типа процессора

На третьем этапе определяются типы организационных блоков (рис 28).

Рисунок 28 - Выбор организационных блоков программы

Организационные блоки используются в программе и выполняют определенные функции:

- OB1 - циклическое исполнение программы;

- OB10 - прерывание, вызываемое по времени суток;

- OB20 - прерывание, вызываемое по истечении заданного временного интервала;

- OB30 - циклически вызываемое прерывание;

- OB40 - прерывание от внешней аппаратуры;

- OB60 - прерывание, вызываемое по условию;

- OB80 - обрабатывает ошибку таймера;

- OB81 - обрабатывает ошибку системы питания;

- OB82 - обрабатывает ошибку ввода-вывода;

- OB84 - обрабатывает ошибку процессора;

- OB85 - обрабатывает ошибку загрузки организационного блока;

- OB86 - обработка отсутствия контакта в соединительном разъеме;

- OB87 - обработка ошибки соединения;

- OB100 - полный перезапуск;

- OB101 - обычный перезапуск;

- OB102 - холодный перезапуск;

- OB121 - обработка ошибки программирования контроллера.

В окне также устанавливается язык программирования, наиболее удобный для пользователя:

- список операторов STL;

- контактный план LAD;

- функциональный оператор;

В последнем окне (рис. 29), задается имя проекта. Результатом работы «New Project Wizard» является созданный проект, появляющийся после нажатия кнопки Finish.



Рисунок 29 - Задание имени создаваемого проекта

Добавление новых элементов в проект осуществляется через меню «Insert».

Выделив проект и открыв с помощью правой клавиши мыши контекстное меню, выберем через Insert new object объект PROFIBUS, присвоим специфическое имя объекту ENG_NET1.

Подробное и более полное методическое указание по работе в Step7 приведено в приложении

3.2 Разработка методического обеспечения по работе с программным пакетом WinCC

3.2.1 Создание проекта

Указанные ниже действия иллюстрируют порядок запуска WinCC и создания проекта. Проект создается в виде многопользовательского проекта. Чтобы открыть диалоговое окно WinCC Explorer (Проводник WinCC), выбераем в меню File (Файл) пункт New (Создать). Задаем тип проекта Multi-User Project (многопользовательский проект) (рис. 30).



Рисунок 30 - Диалоговое окно WinCC Explorer

Далее появится диалоговое окно Create a new project (Создание нового проекта) в которой задается имя проекта и размещение проекта (рис. 31).

Рисунок 31 - Диалоговое окно Create a new project

После создания, проект PNIPU_MSA_ru откроется в проводнике WinCC (рис. 32). В левой части окна WinCC Explorer отображена структура проекта и необходимые редакторы и папки. В правой части окна отображаются элементы, принадлежащие редактору или папке.



Рисунок 32 - Структура проекта

3.2.2 Запуск и останов выполнения проекта

При запуске проекта открывается среда исполнения WinCC. Проект выполняется в режиме обработки в среде исполнения WinCC.

Проект может быть запущен с помощью кнопки Run на панели инструментов проводника WinCC или из раздела работы с проектом File, функция Activate. Спустя непродолжительное время откроется окно Runtime (Среда исполнения) и отобразится экран процесса П1.pdl, который представлен в приложении.

При вводе значения в поля ввода-вывода в среде исполнения это значение передается системе автоматизации при помощи соответствующих тегов. Это позволяет выставлять задание системе управления, выполнять функции управления включением и отключением приводов, проводить оперативный мониторинг состояния стенда.

Останов проекта осуществляется в проводнике WinCC. При останове проекта завершается работа программного обеспечения среды исполнения. Окно среды исполнения закрывается.

Для останова выполнения проекта осуществляется из раздела работы с проектом File, повторный выбор пункта Activate или с помощью кнопки Stop на панели инструментов проводника WinCC. Спустя непродолжительное время, окно Runtime закроется.

Подробное и более полное методическое указание приведено в приложении

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Характеристика экспериментального процесса дипломной работы

Выполнение экспериментальной работы на лабораторном стенде «преобразователь частоты - асинхронный двигатель» сопряжено с рядом потенциальных опасностей, к числу которых относятся: возможное поражение электрическим током, возможное соприкосновение с вращающимися частями. Электроустановка является источником шума, вибрации, статического электричества и электромагнитных полей.

Согласно СП 12.13330-2009 помещение, в котором установлен лабораторный стенд, по взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории 4В, т.е. находящиеся в помещении вещества и материалы относятся к горючим и трудногорючим, способным при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, к негорючим в холодном состоянии. Помещение, в которой установлен лабораторный стенд, не является взрывоопасной. Согласно ПУЭ глава 7.4 «Электроустановки в пожароопасных зонах», помещение относится к зоне класса П-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

4.2 Санитарно-гигиеническая характеристика лаборатории и меры безопасности

В ходе выполнения работы на лабораторном стенде токсичные вещества не применяются.

Источниками шума и вибрации являются двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель и синхронный двигатель.

Согласно санитарно-эпидемиологические правила и нормативам СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» допустимый уровень шума в помещениях лабораторий с шумным оборудованием для проведения экспериментальных работ составляет 50 дБ.

При работе лабораторного стенда источником шума является электромашинный агрегат, находящийся во включенном состоянии непродолжительное количество времени, максимальный уровень шума составляет 59 дБ, что превышает допустимый уровень согласно гигиенические требования. Поэтому возникает необходимости проводить мероприятия по снижению шума, среди которых удаление рабочего места оператора и преподавательской станции на достаточное расстояние от объекта исследования.

Нормы микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 и Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96.

Выполнение лабораторных работ относится к легким работам категории Iа (энергозатраты до 120 ккал/ч). Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочем месте для категории работ Iа представлены в таблице 3.

Таблица 3

Период Года	Температура воздуха, єС	Температура на рабочих местах, єС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	22-24	21-25	40-60	0,1
Теплый	23-25	22-28	40-60	0,1

В помещении, где установлен лабораторный стенд, вентиляция осуществляется как за счет проветривания - смена воздуха в помещении осуществляется через неплотности в проемах дверей, так и за счет организованной канальной естественной вытяжной вентиляции.

Одним из недостатков рабочего помещения является то, что помещение плохо приспособлено к созданию учащимся оптимальной температуры. В период летних жарких дней, температура в помещении может доходить от плюс 26 до плюс 28 єС. Столь высокая температура способствует быстрому утомлению и может привести к перегреву организма, став причиной теплового удара. В качестве оптимального микроклимата для персонала, с учетом требований, предъявляемых к оборудованию рабочего помещения, установлен микроклимат, отвечающий характеристикам: температуры: от плюс 22 до плюс 24 єС, относительная влажность - 40-60%, подвижность воздуха не более 0,1м/с.

В зимнее время температура воздуха в аудитории составляет от плюс 19 до плюс 24 єС, что соответствует норме. Это связано с тем, что окна оборудованы стеклопакетами, и имеется централизованное отопление.

Размеры помещения: площадь ; длина ; ширина . В помещении используется совмещенное освещение, включающее и естественный, и искусственный свет. По характеру и задачам зрительных работ помещение относится к группе I, то есть лаборатория, в которой выполняется точная зрительная работа при фиксированной линии зрения обучаемого на рабочую поверхность. Разряд зрительных работ соответствует IV разряду зрительной работы согласно СНиП 23.05-95 - средняя точность зрительной работы, наименьший размер объекта различения 0,5 - 1 мм. Согласно СНиП II-4-79. «Естественное и искусственное освещение», СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиеническим требованиям к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» и СанПиН 2.2.2.542-96, раздел 4, для помещения находящегося в третьем световом климатическом поясе коэффициент естественного освещения (К.Е.О.) ен= 1,5%.

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов для помещения. Освещение боковое.

Коэффициент нормированной освещенности ен = 1%.

Площадь пола производственного помещения S = 66,08 м2 .

Отношение длины (вдоль стены с окнами) помещения A к его ширине В равна 2,0. Отношение ширины помещения B к возвышению h1 верхнего края окна над горизонтальной рабочей плоскостью равно 1,0. Тогда, световая характеристика окна h = 10.

Коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями Кзд = 1 .

Коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации Кз =1,4.

Общий коэффициент светопропускания учитывает оптические свойства стекла из-за загрязнений поверхности стекла Ксв = 0,5.

Коэффициент, учитывающий отражение света от стен и потолка Кот = 1,45.

Площадь световых проемов:

, (1)

м2.

Окно имеет следующие размеры: ширина - 1,86 м, высота - 2,415 м.

Sокна= 4,5 м2.

Количество окон в помещении следующее:

n = Sо / Sокна = 19,2/4,5 = 4 шт.

Полученное расчетное значение количества окон соответствует фактическому количеству, следовательно, помещение отвечает требованиям естественного освещения.

Рассчитаем искусственное освещение.

Основными задачами при проектировании искусственного освещения является определение числа и мощности светильников, необходимых для обеспечения нормируемой освещенности.

Освещенность (нормативная) при общем искусственном освещении составляет 300 лк.

Для расчета общего равномерного искусственного освещения используется метод коэффициента использования светового потока, согласно которому необходимо определить потребный расчетный световой поток ламп в каждом светильнике, при котором достигается значение наименьшей нормируемой освещённости рабочей поверхности.

Расчет освещения в аудитории выполняется по методу коэффициента использования светового потока.

Основное расчетное уравнение метода:

(2)

где - световой поток ламп одного ряда, при котором достигается значение наименьшей нормируемой освещенности рабочей поверхности, лк;

- минимальная нормируемая освещенность, 300 лк;

- площадь производственного помещения, 66,08 м2;

- коэффициент запаса;

- коэффициент, учитывающий неравномерность освещения для люминесцентных светильников;

- число рядов;

- коэффициент использования светильников;

Для расчетов необходимо знать коэффициент использования светильников. Его определяют по индексу помещения i и коэффициентам отражения от стен, потолка, пола.

Индекс помещения, необходимый для определения коэффициента использования, находится по следующей формуле:

(3)

где - длина аудитории;

- ширина аудитории;

- расчетная высота подвеса светильников, м.

Высоту подвеса светильника h находят по следующей формуле:

где - высота помещения от пола до линии подвеса светильников;

- высота рабочей поверхности, тогда:

м

Находим индекс аудитории по формуле:

м

Расстояние между рядами светильников (L) принимают равным , тогда м.

Следовательно, число рядов .

Фактическое значение числа рядов - .

Принимаем приблизительные значения коэффициентов использования светового потока:

коэффициент отражения от потолка сп = 70%( Потолок подвесной, выполнен с использованием декоративной полимерной плитки);

коэффициент отражения от стен сс = 50% (стены помещения оклеены светлыми обоями);

коэффициент отражения от пола сп = 10% (пол бетонный).

Потолок помещения оборудуется светильниками серии ARS/R 418 с 4-мя люминесцентными лампами мощностью 18Вт. Световой поток одной лампы составляет 950 лк. Габариты светильника - 595 x 595 х72 мм.

По таблицам[1] находим коэффициент использования для светильников ARS/R (S) 418. В данном случае = 54%.

Все найденные значения подставляем в основное расчетное уравнение метода и получаем световой поток светильников:

лк

Число светильников в одном ряду определяется по выражению:

(4)

где - световой поток светильника;

- световой поток ряда;

Фактическое количество светильников в ряде равно .

Таким образом, количества светильников в аудитории отвечает требованиям искусственного освещения.

4.3 Технические мероприятия, обуславливающие безопасное ведение экспериментальной работы

Помещение, в котором размещен лабораторный стенд, относится к помещениям без повышенной опасности - это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами.

Электрический ток представляет собой скрытый тип опасности, т.к. его трудно определить в токо- и нетоковедущих частях оборудования, которые являются хорошими проводниками электричества. Смертельно опасным для жизни человека в электроустановках до 1 кВ считают ток, величина которого превышает 0,05А. При проведении лабораторной работы в цепи может протекать ток величиной 2А.

Данные величины тока и напряжения опасны для человека, поэтому согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) применены следующие меры защиты:

1. Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме предусмотрены следующие меры защиты от прямого прикосновения:

- основная изоляция токоведущих частей;

- применение оболочек со степенью защиты не менее IP2X;

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции предусмотрены следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

- защитное зануление - все металлические части электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, присоединяются к защитному проводнику РЕ;

- автоматическое отключение питания при повреждении цепи:

Выключатель автоматический дифференциальный (диф. автомат) «Siemens», Iср=30 мА, Iн=16А, 1 шт.;

Выключатель автоматический «Siemens», Iн=8А, 3 шт.;

Выключатель автоматический «Siemens», Iн=6А, 6 шт.;

2. Персонал, проводящий работы в электроустановках, должен быть обеспечен всеми необходимыми средствами защиты, обучен правилам применения, изучивший инструкцию по охране труда и обязан пользоваться ими для обеспечения безопасности работ.

3. Защитное заземление лабораторного стенда выполнено по системе TN-C-S.

Во избежание поражения электрическим током все электрооборудование заземлено. В качестве основных заземляющих проводников используются:

- провод (РЕ) кабельных линий, отходящих к потребителям;

- отдельные РЕ-проводники -- провода ПВЗ желто-зеленого цвета.

- заземляющее устройство здания.

4. Обеспечить соединения корпусов установок с существующей магистралью заземления электропомещения.

В электроустановке используются электродвигатели со степенью защиты IР44 и IР55 согласно ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)». Вращающиеся части электропривода лабораторного стенда закрыты защитным кожухом.

Питание электродвигателя и преобразователя осуществляется напряжением 380 В, при этом необходимое наличие преобразовательных устройств во время проведения лабораторных работ подразумевает протекание в некоторых цепях постоянного напряжения свыше 120 В.

Защита силовых цепей электродвигателей, а также дополнительные функции защиты осуществляются устройством плавного пуска и частотными преобразователями.

Нормирование электромагнитных полей промышленной частоты осуществляется по предельно допустимым уровням напряженности электрического поля Е (кВ/м), напряженности магнитного поля Н (А/м) или индукции магнитного поля В (мкТл) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле на рабочих местах персонала и регламентируются санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.2.4.1191-03.

Рассчитаем допустимую напряженность электрических полей в зависимости от времени пребывания в электрическом поле по формуле.

(4)

где Т - время пребывания в электрическом поле, ч.

Пребывание в электромагнитном поле напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего рабочего дня. Поэтому нет необходимости производить мероприятия по снижению электрических полей.

4.4 Противопожарные мероприятия и средства пожаротушения

Источником зажигания могут послужить короткие замыкания в электропроводке. Горючими материалами, находящимися в лаборатории, является дерево и пластик, горючие жидкости отсутствуют. Мерами предупреждения короткого замыкания являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электроустановок. Для того чтобы избежать перегрузок электросетей, выбраны соответствующие нагрузке сечения проводников, созданы условия охлаждения проводов и приборов, профилактика нагрева контактных соединений обеспечена тщательным соединением проводов и приемников.

Электрооборудование лабораторного стенда должно соответствовать классу пожаро- и взрывоопасности помещения.

Для того, чтобы рассчитать количество огнетушителей необходимых для обеспечения пожаробезопасности аудитории 05 кафедры МСА необходимо:

- отнести помещение, занимаемое данным отделом к определенной категории помещений. Аудитория относится к категории помещения В4;

- оценить предполагаемый класс пожара. Стенд ПЧ-АД характеризуется большим количеством электрических приборов. Поэтому предполагаемый класс пожара - Е, т.е. пожар, связанный с горением электроприборов;

- площадь помещения не более 200 м2.

Кроме этого нужно учитывать следующие:

- при комбинированных очагах пожара предпочтение при выборе огнетушителя отдается более универсальному по области применения;

- огнетушители, отправленные на перезарядку, должны заменяться соответствующим количеством заряженных огнетушителей;

Поэтому, по таблице приложения 1, для тушения пожара в помещении следует установить первичное средство пожаротушения - порошковый огнетушитель ОП-10, вместимостью 10 литров для тушения жидких горючих веществ и электроустановок напряжением до 1000 В.

В лабораторию, должен быть назначен, в соответствии с приказом, ответственный за пожарную безопасность. В обязанности ответственного лица входит обеспечение мер пожарной безопасности: проверка исправности огнетушителей, контроль подводящих кабелей, инструктаж студентов и ознакомление их с путями эвакуации. Всё рабочее оборудование должно проходить периодический, надлежащий осмотр. Помещение должно соответствовать правилам пожарной безопасности.

Особое внимание необходимо уделять эвакуации людей из помещения. Эвакуация проводится по заранее спланированным путям, которые являются минимальными для прохождения людьми до безопасного места. Схемы эвакуации расположены в доступных для взгляда человека местах. Все люди находящиеся в здании должны строго соблюдать эти разработанные инструкции для того, чтобы во время экстренной ситуации не произошло паники и давки.

В рамках разработки методического обеспечения по исследованию электроприводов, была разработана инструкция по охране труда, которая приведена в приложении.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

Данное технико-экономическое обоснование разработано с целью оценки экономического эффекта от инвестиций, вложенных в проект. Оценка эффективности принятого научно-технического решения должна быть комплексной и учитывать все аспекты данного решения.

Актуальность проекта обусловлена тем, что рынок оборудования для автоматизации растет и важную роль на нем играет оборудование компании Siemens. Поэтому технические университеты заинтересованы в том, чтобы выпускники получали комплексный набор профессиональных компетенций, в связи с этим в ближайшее время данное направление будет актуально и востребовано. Стоит отметить, что услуги по обучению работе с данным оборудованием оказывает ограниченное число фирм и при этом стоимость их высока. В связи с этим крупные промышленные предприятия могут быть заинтересованы в создании собственных лаборатории, на основе которых проводилось бы обучение и повышение квалификации производственного персонала.

Выбор каналов сбыта - сложное управленческое решение, влияющие на все другие решения в сфере маркетинга. Конкретный выбор канала сбыта происходит с учетом очень многих факторов.

Прежде чем прибегнуть к прямому маркетингу (прямой сбыт), необходимо убедиться в том, что наше методическое обеспечение может быть эффективно реализовано. Для продвижения товара и поиска покупателей должна быть введена в штатное расписание должность специалиста по сбыту.

Основной целевой аудиторией являются технические вузы и колледжи, крупные производственные предприятия, деятельность которых связана с комплексной автоматизацией и приводной техникой.

Технико-экономическое обоснование дипломного проекта включает:

· расчет затрат, которые подразделяются на капитальные (единовременные) и эксплуатационные (за год работы). Расчет выполнен по статьям калькуляции.

· Расчет срока окупаемости проекта.

Доходная часть проекта будет осуществлена за счёт продажи разработанного проекта и проведения обучения персонала университета или предприятия купившего проект.

5.1 Расчёт капитальных затрат на создание данного проекта

Калькуляция капитальных затрат включает в себя:

- стоимость электроэнергии.

- заработная плата лаборанта и преподавателя на разработку методического обеспечения

Статья 1. Расходы на электроэнергию за период разработки методического обеспечения.

Разработка методического обеспечения проводилась в течение двух месяцев, т.е. 45 рабочих дней. В среднем работа за включенным стендом проходила в течение пяти часов в день. Итого t, суммарное время пользования стендом, составило 250 часов.

Мощности, потребляемые отдельными компонентами лаборатории:

- средняя потребляемая мощность блоков стенда составляет 3,0 кВт;

- потребляемая мощность компьютеров составляет 0,7 кВт;

- потребляемая мощность системы освещения составляет 0,54 кВт.

Суммарная мощность WЭЛ, необходимая для работы со стендом составила: 4,24 кВт.

Для ПНИПУ тариф за использование электроэнергии CЭ=2,64 руб/кВт•ч.

Таким образом, расход на электроэнергию за период разработки методического обеспечения составил:

СЭЛ=WЭЛ•t•CЭ=4,24•220•2,64=2 518,56 руб.

Статья 2. Заработная плата лаборанта и преподавателя

Фонд заработной платы лаборанта состоит из основной и дополнительной заработной платы. Основная заработная плата определяется следующим образом:

ФЗПОСН=ЗПТАР•(РК• КСВ) •ТР,

где ЗПТАР - тарифная заработная плата за месяц по месячному окладу лаборанта, руб.;

РК - районный коэффициент (для Урала он составляет 1,15);

КСВ - социальный взнос равный 30,0%;

ТР - время работы лаборанта, мес.

Фонд дополнительной заработной платы включает выплаты за очередной отпуск (ФЗПдоп):

ФЗПДОП=ФЗПОСН•КДОП,

где КДОП - коэффициент дополнительной заработной платы, принимаемой по нормативу дополнительной заработной платы от 15 до 20%.

Тогда общий фонд заработной платы составит

ФЗП=ФЗПОСН+ФЗПДОП

тарифная заработная плата за месяц по месячному окладу лаборанта ЗПТАРлаб=5 000,00; ЗПТАРпреп =15 000,00 руб.

ЗПТАР= ЗПТАРлаб + ЗПТАРпреп=20 000,00 руб.

ФЗПОСН=20 000,00·1,15·1,30*2 = 59 800,00 руб.

ФЗПДОП = 59 800,00·0,15= 8 970,00 руб.

ФЗП=59 800,00+8 970,00 =68 700,00 руб.

Затраты на заработную плату составляют 68 700,00 руб.

Итого капитальных затрат:

К= СЭЛ +СЗП=2 518,56 + 68 700,00 = 71 218,56 руб.

5.2 Расчёт эксплуатационных затрат проекта

Для успешной реализации проекта, требуется штат сотрудников в количестве двух человек. Функции и заработная плата персонала сведены в таблицу 4.

Таблица 4. План по персоналу

Штатная	Кол-во чел.	Требования	Функции	Заработная плата, руб.
Преподаватель	1	Высшее образование, отличное знание предметной области	Обучение студентов	15 000,00 за курс
Специалист по сбыту	1	Среднее специальное образование, по совместительству, не нормируемый рабочий день	Поиск и телефонная консультация клиентов	10 000,00 с продажи проекта
			Итого	=4*15 000,00 +4*10 000,00 = 100 000,00

Таким образом, эксплуатационные расходы за первый год реализации проекта 100 000,00 руб., в среднем за один квартал 25 000,00 рублей.

5.3 Расчет доходной части за год пользования проектом комплекса

Предполагается, что покупатель устанавливает у себя аналогичный стенд. Таким образом, доходная часть формируется от прибыли с продажи разработанного методического обеспечения стенда и курсов по обучению персонала вновь созданного стенда в другом университете.

На основании экспертной оценки с учетом потенциальных покупателей данного проекта мною был установлен объем продаж готового проекта в количестве 4 продажи за год, в среднем по одной продаже в квартал. Для целей расчета установлена цена в 50 000,00 руб. за методическое обеспечение и курс обучение. Курс обучения предусматривает набор группы людей, представителей от покупателя в составе четырех человек. В таком случае доход с продаж проекта другим университетам составит 4·50 000,00=200 000,00 руб., в среднем за один квартал 50 000,00 рублей.

5.4 Расчет срока окупаемости проекта

Эффективность инвестиционных проектов можно охарактеризовать системой показателей:

- чистый дисконтированный доход (ЧДД);

- индекс доходности (ИД);

- срок окупаемости (Ток).

1. Чистый дисконтированный доход позволяет получить наиболее обобщенную характеристику результата инвестирования, т.е. его конечный эффект в абсолютной сумме. Под чистым приведенным доходом понимается разница между, приведенной к настоящей стоимости, суммой чистого денежного потока за период эксплуатации инвестиционного проекта и суммой инвестиционных затрат на его реализацию.

Расчет этого показателя осуществляется по формуле:

 (5)

где Rt - результаты (доход), достигаемые на t-м шаге расчета;

3t - текущие затраты, осуществляемые на том же шаге;

Е -- норма дисконта;

t- номер квартала (t = 1, 2, ..., Т).

Для определения чистого дисконтированного дохода следует обосновать норму дисконта.

(6)

При этом следует учитывать следующие факторы:

r - ставка рефинансирования, объявленная ЦБ РФ на данный период равна 8,25%;

j- темп инфляции, объявленный Правительством РФ на данный период равен 6%;

p - поправка на предпринимательский риск;

Экономическая деятельность всегда связана с большим или меньшим уровнем неопределенности, а, следовательно, всегда подвержена влиянию риска. Поэтому следует учитывать риски и стремиться минимизировать их с помощью проведения определенных мероприятий. В таблице 5 выделены основные риски и их вероятность:

Таблица 5. Оценка вероятности рисков и их приоритет.

Вид риска	Вероятность риска, %
Неустойчивость спроса или отсутствие клиентов	5,0
Неудовлетворенность клиентов	4,0
Появление конкурентов	1,0
Неплатежеспособность потребителей	2,0
Выход из строя оборудования	1,0
Текучесть кадров	2,0
Другие (маловероятные)	0,5
ИТОГО	15,5

Рассчитаем норму дисконта:

Далее был произведен расчет чистого дисконтированного дохода за каждый квартал. Все результаты приведены в таблице.

Характеризуя показатель «чистый дисконтированный доход» следует отметить, что он может быть использован не только для сравнительной оценки эффективности реальных инвестиционных проектов, но и как критерий целесообразности их реализации. Инвестиционный проект, по которому показатель чистого приведенного дохода является отрицательной величиной или равен нулю, должен быть отвергнут, так как он не принесет дополнительный доход на вложенный капитал. Инвестиционные проекты с положительным значением показателя чистого приведенного дохода позволяют увеличить капитал предприятия и его рыночную стоимость.

2. Индекс (коэффициент) доходности.

Показатель «индекс доходности» также может быть использован не только для сравнительной оценки, но и в качестве интегрального (обобщающего) показателя при принятии инвестиционного решения и возможностях реализации проекта. Если значение индекса доходности меньше единицы или равно ей, денежный проект должен быть отвергнут в связи с тем, что он не принесет дополнительный доход на инвестированные средства. Иными словами, для реализации могут быть приняты реальные инвестиционные проекты только со значением показателя индекса доходности выше единицы.

 (7)

Чистый дисконтированный доход за расчетный промежуток времени составил 89 898,39 руб. Индекс доходности согласно формуле составит:

Правило: если ЧДД > 0, а ИД > 1, то проект эффективен.

3. Срок окупаемости является одним из наиболее распространенных и понятных показателей оценки эффективности инвестиционного проекта. Срок окупаемости проекта (СО) - время, за которое поступления от экономической деятельности покроют затраты на инвестиции. Измеряется СО в годах, месяцах или кварталах. Показатель срок окупаемости используется обычно для сравнительной оценки эффективности проектов, но может быть принят и как интегральный (в этом случае инвестиционные проекты с более высоким периодом окупаемости будут отвергаться). Основным недостатком этого показателя является то, что он не учитывает те объемы чистого денежного потока, которые формируются после периода окупаемости инвестиционных затрат. Так, по инвестиционным проектам с длительным сроком эксплуатации после периода их окупаемости может быть получена большая сумма чистого денежного потока, чем по инвестиционным проектам с коротким сроком эксплуатации (при аналогичном и даже более быстром периоде окупаемости последних) [1].

Срок окупаемости рекомендуется определять с использованием дисконтирования:

(8)

где Экв - дисконтированный доход одного периода, принимаемый как квартальная величина экономии при реализации проектных решений:

(9)

Для начала рассчитаем дисконтированный доход за квартал:

руб.

Тогда срок окупаемости будет равен:

Срок окупаемости проекта с учетом дисконтирования 3,2 квартала.

Сводная таблица расчетов и график чистого дисконтированного дохода представлены в приложении.

Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой ту норму дисконта (Евн), при которой величина приведенных эффектов равна приведенным капиталовложениям.

Если расчет ЧДД инвестиционного проекта дает ответ на вопрос, является он эффективным или нет при некоторой заданной норме дисконта, то ВНД проекта определяется в процессе расчета и сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал. В случае, когда ВНД равна или больше требуемой инвестором нормы дохода на капитал, инвестиции в данный инвестиционный проект оправдан, и может рассматриваться вопрос о его принятии. В противном случае инвестиции в данный проект нецелесообразны.

Внутренняя норма доходности Евн является решением уравнения:

 (9)

Вывод

Таким образом, согласно расчетам, период окупаемости по данному проекту составил 3,2 квартала, что является достаточно быстрым сроком окупаемости.

Интегральную (обобщающую) оценку эффективности проекта дает показатель чистого дисконтированного дохода и призван влиять на решения руководства, связанные с реализацией проекта, а также оценкой общих тенденции развития. В данном случае величина чистой приведенной стоимости равна 18 679,83 руб., то есть через 3,2 квартала после начала осуществления проекта мы имеем положительное значение данного показателя, что говорит об эффективности вложений денежных средств.

Проект также характеризует индекс доходности, который больше единицы и равен 1,26 , что говорит о рентабельности проекта

Реализация проекта направлена на получение эффектов:

Повышение организационно-технического уровня учебного процесса направления 220-700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Дисциплинами, в которых планируется использовать лабораторный комплекс, являются «Системы управления исполнительными механизмами» и «Производственное оборудование и его эксплуатация». В ходе учебного процесса происходит развитие у студентов следующих профессиональных компетенций и навыков:

ПК-11 - способность выбирать средства автоматизации технологических процессов и производств;

ПК-18 - способность выполнять работы по расчету и проектированию средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации расчетов и проектирования;

ПК-40 - способность к участию в работах по моделированию продукции, технологических процессов, производств, средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством с использованием современных средств автоматизированного проектирования;

· Рост количества публикаций

· Повышение степени безопасности учебного процесса

электропривод контроллер программный

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе был рассмотрен лабораторный комплекс систем управления электроприводами. Проведено исследование состава и характеристик элементов комплекса и дано подробное техническое описание стенда преобразователя частоты синхронного двигателя.

Проанализирована техническая документация на оборудование стенда ПЧ-АД и составлено краткое описание, отражающее наиболее важные моменты работы со стендом.

В ходе работы построены структурная схема СУМиУ.

Разработана методика создания проектов в Step7 и WinCC. Также ознакомились с принципами и методами создания систем управления работой частотного преобразователя SINAMICS производства фирмы Siemens.

Проведена практическая работа с программным обеспечением стенда, предложена и отработана методика запусков оборудования с целью исследования процессов частотного регулирования асинхронным двигателем и использования наработок в учебном процессе. Разработана методика работ с лабораторным стендом, позволяющая провести обучение работе с оборудованием, стендом ПЧ -АД и системой диспетчеризации и управления WinCC.

Результатом проделанной работы стала разработка программы для ПЛК и SCADA - системы, которые позволяют получать механические характеристики представленные на экране.

Список используемых источников

1. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для вузов / Г. Г. Соколовский . 2-е изд., испр. - М.: Академия, 2007.

2. SINAMICS S120. Руководство по вводу в эксплуатацию. Справочник по пуску в эксплуатацию, Siemens, 2012.

3. SIMOREG DC Master. Руководство по эксплуатации. Издание 09, Siemens, 2009.

4. Simatic WinCC. Руководство по конфигурации. Том 1. Siemens, 2010.

5. Simatic. Работа со Step 7 первые шаги. Siemens, 2012.

6. Методические указания по оформлению выпускной квалификационной работы для студентов кафедры микропроцессорных средств автоматизации. Пермь, ПНИПУ - 2012 г., 29 стр.

7. Устройство для защиты и пуска двигателей SIMOCODE pro - URL: http://www.aqad.ru/index.php?tree=1000000&tree2=9990301&tree3=10027588&tree4=10008858&tree5=10015524&tree6=10024436 (дата обращения 12.04.13).

8. Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 - URL: http://aelectric.ru/?p=8107 (дата обращения 12.05.13)

9. SINAMICS G120 - URL: http://iadt.siemens.ru/?id=440 (дата обращения 13.01.13).

10. Герман-Галкин С. Г., Кардонов Г. А. Электрические машины: Лабораторные работы на ПК. - СПб.: КОРОНА принт, 2003.- 256 с., ил.

11. Друзьякин И.Г. Технические средства автоматизации. Конспект лекций. - Учеб. Пособие / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2011, 251с.

12 Siemens Industry Online Support - URL: http://support.automation.siemens.com/(дата обращения: 15.04.2013).

Размещено на Allbest.ru