Проектирование цифрового регулятора для электропривода с фазовой синхронизацией (стр. 6 из 10)
Рисунок 3.4 - Принципиальная схема счетчика импульсов
3.2.3 Регистры РЕГ1 и РЕГ2
Принципиальная схема регистров РЕГ1 иРЕГ2 приведена на рисунке 3.5 и 3.6 соответственно.
Рисунок 3.5 - Принципиальная схема регистра РЕГ1
Рисунок 3.6 - Принципиальная схема регистра РЕГ2
На рисунке 3.5 элементы DD3-DD4 восьмиразрядные параллельные регистры SN74LS574N [15]. Запись производится по переднему фронту сигнала γ, подаваемого на входы С.
В схему регистра РЕГ2 дополнительно введены инверторы DD7.1 и DD9.1 - К155ЛЕ1. Благодаря этому запись в регистры производится по заднему фронту сигнала γ.
Таким образом на выходе регистра РЕГ1 будет двоичное значение периода дискретизации Топ, а на выходе РЕГ2 - длительность импульса τ.
3.2.4 Вычислительное устройство
В качестве вычислительного устройства используем микроконтроллер AVRATMega64, представляющий собой с RISCархитектурой. Принципиальная схема приведена на рисунке 3.7.
Микроконтроллер работает от встроенного тактового генератора на частоте 8 мГц. Программа для прошивки микроконтроллера на языке С приведена в Приложении А. Компиляция программы производится с помощью приложения "CodeVision" [16].
Рисунок 3.6 - Принципиальная схема вычислительного устройства
Принципиальная электрическая схема корректирующего устройства приведена на рисунке 3.7
Генератор высокой частоты DD1 вырабатывает однополярные прямоугольные импульсы стабильной частоты с постоянной скважностью, равной 2. Эти импульсы подсчитываются счетчиками DD3-DD6. Сброс счетчиков осуществляется по переднему фронту выходного сигнала ИЧФД γ. Инвертирующие сумматоры DD7.1-DD7.2, DD8.1-DD8.2 и D-триггер DD2 предназначены для сброса счетчиков по переднему фронту сигнала γ. С выхода счетчиков двоичный код поступает на входы параллельных регистров DD10-DD13. Регистры DD10, DD11 по переднему фронту сигнала γ передают двоичное значение периода дискретизации на выход микроконтроллера DD14. Регистры DD12, DD13 по заднему фронту сигнала γ передают двоичное значение длительности импульса τ на выход микроконтроллера DD14. Микроконтроллер DD14 осуществляет вычисление корректирующего сигнала по прерыванию по входам, т.е. только при изменении сигнала на входах PA0-PA7,PB0-PB7,PC0-PC7,PD0-PD7. С выходов PE0-PE7, PF0-PF7DD13 двоичное значение сигнала управления поступает на вход системы управления БДПТ. Спецификация элементов принципиальной схемы приведена в Приложении Б
Рисунок 3.7 - Принципиальная электрическая схема корректирующего устройства
4. Экономический расчет
Затраты на проектирование цифрового регулятора для электропривода с фазовой синхронизацией определяются по формуле:
, (1.1)где Сосн, зп - основная заработная плата персонала, руб.;
Сдоп, зп - дополнительная заработная плата персонала, руб.;
Сф, о - фондовые отчисления, руб.;
Спо - затраты на приобретение программного обеспечения, руб.;
Свт - затраты на содержание и эксплуатацию вычислительной техники, руб.;
Сн - накладные расходы, руб.
Основная заработная плата рассчитывается как:
, (1.2)где Тразраб - время необходимое для разработки регулятора, ч;
З - основная заработная плата персонала за один час, руб. /ч.
Для разработки цифрового регулятора необходимо Тразраб=150 ч. Исполнителем является инженер. Оклад инженера третьей категории составляет 800 руб. в месяц. При условии, что продолжительность рабочего дня равна 8 ч, а в месяце 22 рабочих дня, основная заработная плата за 1 ч составит:
руб. /ч.Основная заработная плата инженера-программиста за весь период разработки в соответствии с выражением (1.2) составит:
руб.Дополнительная заработная плата рассчитывается в процентах от основной заработной платы и составляет 12%. Дополнительная заработная плата инженера-программиста за весь период разработки составит:
руб.Фондовые отчисления берутся в размере 36,6% от суммы основной и дополнительной заработной платы. Фондовые отчисления за весь период разработки и реализации модели составят:
руб.Затраты на приобретение программного обеспечения берутся как стоимость программного обеспечения. Стоимость полного пакета MatLab7, в которой производится проектирование, 52500 руб. Следовательно затраты на приобретение программного обеспечения составят:
Спо=52500 руб.
Затраты на содержание и эксплуатацию вычислительного комплекса определяются следующим образом:
, (1.3)где см-ч - стоимость машино-часа, руб. /ч.
Стоимость машино-часа:
, (1.4)где Сэл, эн - стоимость потребляемой в год электроэнергии, руб.;
А - амортизация в год, руб.;
Срем - затраты на ремонт в год, руб.;
Твт - действительный фонд времени работы вычислительной техники, ч.
Стоимость потребляемой в год электроэнергии:
, (1.5)где р - мощность, потребляемая из сети одной ЭВМ, кВт;
Тном - номинальный фонд времени работы ЭВМ в год, ч;
сэ - стоимость 1 кВт/ч электрической энергии, руб. / (кВт∙ч).
Мощность, потребляемая из сети одной ЭВМ, р=0,25 кВт. Стоимость 1 кВт∙ч электрической энергии сэ=1,2 руб. / (кВт∙ч). При условии, что продолжительность рабочего дня равна 8 ч, а в месяце 22 рабочих дня, номинальный фонд времени работы ЭВМ равен:
Tном=8∙22∙12=2112 ч.
За год отчисления на электрическую энергию составят:
руб.Амортизация вычислительной техники считается как 25% от ее балансовой стоимости. Стоимость ЭВМ, необходимой для работы - 15000 руб. Амортизация вычислительной техники за год составит:
руб.Затраты на ремонт в год считаются как 4% от стоимости ЭВМ и составляют:
руб.Действительный фонд времени работы ЭВМ в год рассчитывается как:
, (1.6)где Тном - номинальный годовой фонд времени работы ЭВМ, ч; Тпроф - годовые затраты времени на профилактические работы (принимаются 10% от Тном), ч. Действительный фонд времени работы ЭВМ по выражению (1.6):
ч.Стоимость машино-часа по выражению (1.4):
руб. /ч.Затраты на содержание и эксплуатацию ЭВМ по выражению (1.3):
руб.Накладные расходы рассчитываются как 30% от основной заработной платы и составляют:
руб.Смета затрат на разработку и моделирование приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Сводная смета затрат.
| №п/п | Наименование статьи расхода | Цена заединицу, руб. | Кол-во | Стоимость,руб. |
| 1 | Основная заработная платаперсонала. | - | - | 681 |
| 2 | Дополнительная заработнаяплата персонала. | - | 12% | 81,72 |
| 3 | Фондовые отчисления. | - | 36,6% | 279,16 |
| 4 | Программное обеспечение. | 52500 | 1 | 52500 |
| 5 | Содержание и эксплуатация вычислительной техники. | 393 | 1 | 393 |
| 6 | Накладные расходы. | - | 30% | 204,3 |
| ИТОГО: | 54139,18 | |||
5. Охрана труда
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте оператора ЭВМ
Рассматриваемое рабочее место (лаборатория) будет использоваться для проведения лабораторных и исследовательских работ с использованием ЭВМ. Таким образом, нужно рассмотреть факторы, воздействующие на оператора ЭВМ. На рабочем месте оператора ЭВМ присутствуют следующие опасные и вредные производственные факторы (согласно ГОСТ 12.0.003. - 74 [14]):
1. неблагоприятные параметры микроклимата (повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны, влажность воздуха, подвижность воздуха);