Учебное пособие: Методические указания к дипломному проектированию для студентов специальности 21. 02 "Автоматизация технологических процессов и производств"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Костромской государственный технологический университет

Кафедра Автоматики и микропроцессорной техники

Методические указания

к дипломному проектированию

для студентов специальности 21.02 "Автоматизация

технологических процессов и производств"

Кострома 2000

УДК 62-52:744(07)

Методические указания по дипломному проектированию предназначены для студентов и руководителей дипломных проектов по специальности 21.02 "Автоматизация технологических процессов и производств".

Кострома, КГТУ, 2000, 11 с.

Составители:

Рецензенты:

Рассмотрено и рекомендовано к изданию РИО университета

"..."_______2001г.

Ó Костромской технологический государственный университет

-3-

1. О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я.

1.1 Цель и задачи дипломного проекта (работы).

Дипломное проектирование является завершающим этапом обучения студента в ВУЗе.

Цель дипломного проектирования состоит в:

-систематизации, закреплении и развитии теоретических и практических знаний по специальности и применении этих знаний для решения конкретных научных, технических, экономических и производственных задач;

-развитии навыков ведения самостоятельной работы и овладении методами исследования и экспериментирования при решении разрабатываемых в дипломном проекте (работе) проблем и вопросов;

-выявлении умения студента самостоятельно решать задачи автоматизации технологических процессов, творчески мыслить, применять новейшие достижения науки и техники, использовать научно-техническую и справочно-нормативную литературу.

Дипломный проект (работа) должен отражать современный уровень развития промышленной автоматики и выполняться в значительной мере самостоятельно.

Студент является автором дипломного проекта (работы) и несет полную ответственность за полученные результаты, их обоснованность и практическую ценность.

1.2 Выбор и утверждение тем дипломных проектов (работ).

Тематика дипломных проектов (работ) должна быть актуальной, соответствовать современному состоянию развития промышленной автоматики и отвечать целям дипломного проектирования (п. 1.1).

При выборе тематики следует учитывать реальные задачи промышленности, науки и техники, социальные потребности общества.

Рекомендуется следующая примерная тематика дипломных проектов:

1) автоматизация операции, станка, агрегата, поточной линии;

2) комплексная автоматизация технологического процесса;

3) разработка аналоговых и цифровых управляющих и информационных устройств;

4) создание управляющих и информационных систем технического и социального назначения.

Студентам предоставляется право выбора темы из предложенных кафедрой или они могут предложить свои темы с обоснованием целесообразности их разработки.

Закрепление темы дипломного проекта (работы) за студентом по представлению кафедры оформляется приказом ректора по институту.

1.3 Виды дипломных проектов (работ).

Различают дипломные проекты и дипломные работы. Они могут быть учебными, реальными и комплексными, что фиксируется в соответствующих графах "Задания" и титульного листа пояснительной записки.

Р е а л ь н ы м считается такой дипломный проект (работа), который:

- связан с НИР кафедры или является частью разработок организации (предприятия), в которой выполняется проектирование;

- представляет собой плановую модернизацию или плановую разработку кафедры или сторонней организации;

- имеет элементы новизны и оригинальности и может быть реализован в учебном процессе или промышленности.

-4-

Реальность проекта (работы) подтверждается актом внедрения результатов работ, письмом или справкой сторонней организации (предприятия) или другим документом, подписанным должностным лицом и заверенным печатью.

К о м п л е к с н ы м дипломным проектом (работой) является проект (работа), который выполняется бригадой из нескольких студентов, каждый из которых выполняет разработку отдельных взаимосвязанных узлов общей проектной задачи или разработку отдельных вариантов одного и того же устройства и каждый из которых представляет самостоятельную пояснительную записку и графическую часть с неповторяющимися разработками.

На бланке "Задание на дипломный проект" в графе "Тема проекта" дописывается "КОМПЛЕКСНАЯ" и далее указывается раздел составной части комплексного проекта, например, "Раздел 2. Силовая часть".

У ч е б н ы м считается дипломный проект (работа), который содержит все необходимые разделы пояснительной записки и графической части, но его разработки и исследования носят учебный характер и их практическое использование не предполагается.

Д и п л о м н ы е р а б о т ы носят творческий научно-исследовательский характер с теоретическим или экспериментальным уклоном.

В них анализируются динамические процессы в устройствах с помощью аналоговых или цифровых моделей, составляются программы для автоматического проектирования или математического эксперимента, проводятся разработки по оптимизации и минимизации схемотехники, оборудования, технологических процессов, разрабатываются модели надежности, точности, качества.

2. ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ).

Дипломный проект является учебным техническим документом, выполняемом на уровне технического проекта по ГОСТ 2.120-73 с элементами опытно-конструкторских работ (ОКР) и рабочего проектирования. Исходя из этого, дипломный проект должен содержать составляющие части в соответствии с требованиями ГОСТов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), Единой системы технологической документации (ЕСТД), системе стандартов безопасности труда (ССБТ) и специальным стандартам предприятия (СТП КГТУ).

2.1. Объем дипломного проекта (работы).

Д и п л о м н ы й п р о е к т (работа) состоит из пояснительной записки объемом 100...120 рукописных листов формата А4 (297х210) или 50 .. 70 машинописных листов (шрифт Times New Roman Cyr размером 14 пунктов или шрифт Arial Cyr 12 пунктов или шрифт Courier New Cyr 14 пунктов)

и графической конструкторской части, включающей чертежи и плакаты в количестве 6 .. 8 листов формата А1 (594х841). В исключительных случаях дипломный проект (работа) может иметь больший объем. При этом рекомендуется второстепенный материал пояснительной записки вынести в отдельные приложения, а графо-иллюстративный материал выполнять на листах большего, чем А1, формата.

2.2. Структура пояснительной записки дипломного проекта (работы).

Пояснительная записка дипломного проекта (работы) должна включать:

- задание (на бланке, а при необходимости с дополнением технических условий и технического задания на отдельных листах, заверенных подписью руководителя);

- ведомость проекта;

- титульный лист;

- реферат (1...3 листа);

- 5 -

- содержание;

- перечень условных обозначений (необязательно);

- основная часть, состоящая из технической, технико-экономической и специальной частей;

- заключение (2...3 листа);

- список использованной литературы и др. источников;

- приложения.

О с н о в н а я ч а с т ь пояснительной записки типового дипломного п р о е к т а включает следующие разделы:

- введение;

- аналитический обзор и анализ возможных решений;

- разработку, обоснование и описание схем проектируемого изделия;

- расчеты и теоретическое исследование узлов, блоков управления, регулирования, силовой части и т.п.;

- оценку уровня качества;

- экспериментальные исследования;

- конструкторские и технологические разработки;

- технико-экономическое обоснование (технико-экономическая часть);

- специальные требования (спецчасть).

О с н о в н а я ч а с т ь пояснительной записки типовой дипломной р а б о т ы включает следующие разделы:

- разработку технического задания (ТЗ) на НИР;

- выбор направления исследования;

- теоретические исследования;

- экспериментальные исследования;

- технико-экономическое обоснование НИР (технико-экономическая часть);

- специальные требования (спецчасть).

2.3. Структура графической части дипломного проекта (работы).

Графическая часть проекта состоит из обязательных чертежей, а также из чертежей и плакатов, необходимых для отражения оригинальных разработок и решений.

Графическая часть может содержать:

а) электрические схемы:

- структурные (Э1) и функциональные (Э2);

- принципиальные (Э3) и эквивалентные;

- схемы соединения (Э4) и подключения (Э5);

- схемы расположения (Э7), проводки (Э8), электроснабжения (Э8);

- комбинированные (совмещенные) схемы;

б) сборочные чертежи (СБ);

в) чертежи общего вида (ВО);

г) чертежи деталей;

д) плакаты и иллюстративный материал.

Из перечисленных чертежей обязательными являются:

- принципиальная схема;

- сборочный чертеж или чертеж общего вида;

- чертеж печатной платы (в случае разработки);

- структурная или функциональная схема (для комплексных проектов);

- плакат по технико-экономическому обоснованию.

Таким образом, обязательными являются 3-4 листа, остальные устанавливаются руководителем проекта.

В дипломных работах структура графической части строго не регламентируется. Демонстрационно-иллюстративный материал должен полностью отражать проделанную

-6-

работу по составлению алгоритмов, программ и результаты теоретических и натурных исследований. Количество необходимых листов устанавливается руководителем темы и

утверждается кафедрой.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ОСНОВНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА.

3.1. Введение.

Эта часть пояснительной записки должна содержать оценку современного состояния решаемой научно-технической задачи (проблемы). Здесь следует показать актуальность и новизну темы, дать описание эксплутационно-подобных конструкций, их технико-экономических показателей, кратко изложить недостатки существующих конструкций, методов их исследования.

3.2. Аналитический обзор и анализ возможных решений.

В этом разделе проводится анализ недостатков и преимуществ существующих конструкций и методов исследований, дается анализ элементной базы и возможных схемных решений, намечаются методы и методики теоретических и экспериментальных исследований.

3.3. Разработка, обоснование и описание схем проектируемого изделия

В разделе следует разработать структурную и функциональную схемы блоков и устройств, обосновать требования к отдельным блокам и всему устройству в целом, выбрать элементную базу, разработать оптимальный вариант принципиальных схем узлов, блоков и всего устройства.

Необходимо сжато описать принцип работы схем, обратив особое внимание на самостоятельные и оригинальные разработки с указанием преимуществ по сравнению с базовым вариантом или типовыми решениями.

Здесь можно указать на особенности схем, принятых решений, наличие помех, перегрева, вибраций и т.п., что послужит исходными данными для конструкторской разработки и расчетов.

3.4. Расчеты и теоретические исследования

Расчеты могут быть предварительные, проверочные, окончательные.

Все расчеты выполняются в следующей последовательности:

- цель расчета,

- исходные данные,

- методика расчета и сам расчет,

- результаты и выводы.

Обязательно должно быть отражено использование ЭВМ для расчетов и моделирования устройства. В этом разделе приводится блок-схемы алгоритмов и программ, а распечатки (листинг) следует вынести в приложение.

Расчеты и теоретические исследования могут отражать разнообразные стороны проектируемого (исследуемого) процесса и представлять собой:

- расчет элементов схем, статической и динамической погрешностей, параметрической чувствительности;

- расчет переходных процессов, устойчивости и быстродействия;

- расчет частотных характеристик и динамических параметров;

- 7 -

- расчет энергетических показателей;

- оптимизацию и минимизацию;

- разработку моделей и их исследование;

- составление блок-схем алгоритмов и программ;

- синтез цифровых схем;

- расчет функционального и электрического сопряжения элементов микропроцессорных систем.

3.5. Оценка уровня качества изделия.

В зависимости от характера решаемых в дипломном проектировании задач могут быть оценены показатели качества изделия:

- надежности;

- технологичности (трудоемкость, себестоимость и др.);

- метрологические;

- эргономические;

- экологические;

- безопасности труда;

- эстетические и др.

3.6. Экспериментальные исследования проектируемого изделия.

В разделе следует осветить вопросы проведения и обработки экспериментов, направленных на подтверждение принятых решений, провести разработку метрологического обеспечения эксперимента (методов и средств) согласно ГОСТ 1.25-76; оценить погрешность, достоверность, сходимость, воспроизводимость результатов измерений.

3.7. Конструкторские и технологические разработки.

В зависимости от стадии разработки следует сформулировать требования к конструкции, дать краткий обзор возможных решений, обосновать принятое решение.

Здесь возможно рассмотреть вопросы:

- компоновки конструкции с учетом тепловых режимов, прочности, технологичности и т.д.

- защиты от влияния внешней среды;

- техники безопасности и охраны труда;

- внешнего оформления;

- защиты окружающей среды и т.п.

При конструировании следует в максимальной степени использовать стандартизованные, унифицированные схемные и конструктивные элементы, детали, узлы и конструктивы.

Технологические разработки могут содержать обоснование методов сборки, регулировки и наладки изделия, обоснование технологии изготовления отдельных деталей и узлов.

Технологические процессы оформляются на технологических картах и приводятся в приложении.

4. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ОСНОВНОЙ ЧАСТИ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ

ЗАПИСКИ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

4.1. Разработка технического задания (ТЗ) на проведение НИР.

В общем случае ТЗ состоит из следующих разделов:

- основание для проведения НИР (хоздоговор, госбюджетная работа, учебная работа и др.);

- 8 -

- цель и исходные данные для проведения НИР (указывается цель, решаемые проблемы, приводится перечень НИР, изобретений и других работ, на базе которых выполняется данная работа);

- этапы НИР (составляется календарный план в бланке "Задание" на дипломную работу);

- основные требования к выполнению НИР (устанавливаются основные технические требования, перечень численных параметров, которые надо получить, точность их определения, способ моделирования объектов исследования, требования по технике безопасности при проведении работ и др.);

- способ реализации результатов НИР (для разработки продукции, для создания методик расчетов, испытаний и т.п.);

- перечень технической документации, предъявляемой на защиту работы (указывается в разделах бланка "Задание");

- технико-экономические обоснования.

4.2. Выбор направления исследований.

Этот раздел включает:

- сбор и изучение научно-технической литературы, нормативно-справочной документации, информации об аналогах и других материалах, относящихся к разрабатываемой теме;

- проведение патентных исследований, составление аналитического обзора;

- формирование возможных решений задач, указанных в ТЗ НИР, и их сравнительная оценка;

- выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач;

- сопоставление ожидаемых показателей нового изделия после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с действующей нормативно-справочной документацией;

- разработку общей методики проведения исследований (программы работы).

4.3. Теоретические исследования.

Этот раздел включает:

- разработку рабочих гипотез, построение и описание моделей объекта исследований, обоснование допущений;

- обоснование необходимости теоретических и экспериментальных исследований;

- теоретические исследования (разработку методов и методик исследований и сами исследования, составление блок-схем алгоритмов, программ, и т.п.).

4.4. Экспериментальные исследования.

В этом разделе приводятся:

- методика исследований и описание подготовки моделей и макетов, другого оборудования;

- обоснование метрологического обеспечения;

- описание эксперимента (ГОСТ 1.25-76, ГОСТ 8.417-81);

- обработка полученных данных;

- составление протокола испытаний;

- сопоставление результатов эксперимента с теоретическими исследованиями;

- корректировка теоретических моделей объекта;

- обоснование проведения дополнительных экспериментов.

4.5. Выводы.

В этой части работы проводится оценка решенных задач, разработка рекомендаций по

использованию результатов проведенных НИР, формулируются технические требования на

разработку изделия или выполнение дипломного проекта и прочее.

-9-

5. ОФОРМЛЕНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ).

Дипломный проект (работа) - это учебно-конструкторский документ и он оформляется в соответствии с ГОСТами, основные из которых указаны в таблице.

Таблица 5.1.

- 10 -

Дипломный проект (работа) - это учебно-конструкторский документ и он оформляется в соответствии с ГОСТами.

Дипломный проект состоит из пояснительной записки объемом 100..120 рукописных листов формата А4 (297х210) или 50..70 машинописных листов и графической конструкторской части.

Разрешается текстовые документы (пояснительную записку) выполнять без рамки.

При печати использовать (на выбор):

- шрифт Times New Roman Cyr размером 14 пунктов или

- шрифт Arial Cyr 12 пунктов, или,

- шрифт Courier New Cyr 14 пунктов.

Интервал между строками – 1,5.

Поля на листах – слева 25 мм, справа 10 мм, снизу и сверху по 10 мм,

номер страницы – вверху посередине листа.

Первая страница – титульный лист (номер страницы считается, но не проставляется ). Бланк титульного листа получить на кафедре.

Вторая страница – подписанное и утвержденное задание на дипломное проектирование

(номер страницы также не проставляется, но учитывается).

Третья страница – оглавление (разделы и параграфы с указанием номера страниц).

Далее текст пояснительной записки в следующем порядке

Введение

1. Раздел 1 (конкретное название )

1.1. подраздел 1.1

1.2. подраздел 1.2

2. Раздел 2.

И так далее.

Заключение (основные результаты проделанной работы ).

Литература (список использов. литературы, оформленный по правилам библиографии )

Приложения (если есть )

Рисунки и формулы должны находиться как можно ближе к месту первой ссылки на них. Нумерация рисунков и формул может быть или а) сквозная, в пределах всей пояснительной записки (рис. 12. Название рисунка), или б) раздельная, в пределах разделов (рис. 2.3. Название рисунка).

Пояснительная записка подписывается на титульном листе дипломником, руководителем и руководителями экономического раздела и раздела по БЖД.

Графическая часть проекта состоит из чертежей и плакатов, необходимых для отражения выполненных разработок и принятых решений. Общее число листов – 5..8.

Чертежи выполняются в соответствии с ГОСТами и должны быть подписаны.

Чертежи должны пройти нормоконтроль у следующих преподавателей:

электрические принципиальные схемы - доц. Ломагин В.Н., ст.пр. Шепелев М.С.,

доц. Федюкин В.М.

функциональные схемы автоматизации - доц. Дроздов В.Г., доц. Федюкин В.М.

блок-схемы алгоритмов - доц. Олоничев В.В.

Плакаты и другой иллюстративный материал выполняются произвольно, без рамок и штампов, но в едином стиле, с разборчивыми издали надписями и должны быть информативными. Плакаты подписываются автором с обратной стороны.

Формирование обозначения документов, входящих в дипломный проект.

Обозначение документа должно состоять из числителя и знаменателя.

Обозначение в числителе должно включать в себя:

1) буквы, обозначающие вид работы - ДП.

2) через пробел - шифр специальности (2102 для автоматизации)

3) через точку - год поступления (точнее, год формирования группы, если у студента был академический отпуск или потеря года при переводе, или т. п.)

4) через точку - личный номер ( взять последние цифры из номера зачетки)

В случае чисто учебной работы обозначение в знаменателе должно включать в себя:

1) буквы, обозначающие сокращенно дисциплину (МПТ, ТОЭ и т. д.). Для дипломного проекта - снова ДП

2) через точку - шифр варианта (предпочтительно только цифры), для дипломного проекта - номер пункта в приказе, утверждающего тему дипломного проекта.

3) через точку - номер документа, который состоит из двух и через точку еще трех цифр.

4) через пробел - шифр документа (СБ, Э3, ТУ). У основных конструкторских документов - спецификации и чертежа детали - этого шифра нет.

Номер документа формируется так: в более старших разрядах стоят цифры, соответствующие документам более высокого ранга; документам, относящимся ко всему законченному изделию, обычно соответствуют все нули. Номер сборочного чертежа должен кончаться на ноль, а номер детали - обязательно на другую цифру.

В номере документа, построенном по этим правилам, можно отразить его место в иерархии всех документов проекта.

Если проект выполняется в рамках работы завода, КБ и т.п., то обозначение в знаменателе формируется по правилам заказчика.

Примеры:

ДП 2102.92.484

ДП.17.00.100 ПЭ3

Перечень элементов к схеме электрической принципиальной сборочной единицы с номером ДП 17. 00. 100, разработанный в рамках дипломного проекта по специальности 2102, выполняемого студентом группы, сформированной в 1992 г., с номером зачетной книжки, оканчивающимся на 484.Номер пункта в приказе, утверждающего тему дипломного проекта, - 17.

ДП 2102.92.484

ДП 17.00.000 ПЗ

Пояснительная записка к тому же проекту.

-11-

6. РУКОВОДСТВО И КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ).

Руководителями и консультантами по отдельным разделам дипломного проекта (работы) могут быть профессоры, доценты, наиболее опытные преподаватели и научные сотрудники КТИ, высококвалифицированные сотрудники и специалисты других организаций и предприятий.

Назначение на руководство и консультирование оформляется приказом ректора по представлению кафедры.

Руководитель дипломного проекта (работы) обязан:

- выдать студенту индивидуальное задание на преддипломную практику и дипломный проект (работу) в установленные сроки;

- оказать помощь студенту в разработке календарного плана работ на весь период проектирования;

- рекомендовать дипломнику необходимую основную литературу, справочники, типовые проекты и другие источники;

- проводить систематические, предусмотренные расписанием беседы со студентом и давать ему консультации по мере необходимости;

- проверять выполнение работ, установленных календарным планом;

- представить не позже, чем за 3-4 дня до защиты отзыв на студента и на его проект (работу).

Консультанты назначаются по технико-экономической части, по охране труда, гражданской обороне, а при необходимости и по другим разделам проекта. Они проверяют соответствующую часть выполненной студентом работы, ставят на ней и на титульном листе свою подпись.