В документе представлена выпускная квалификационная работа по разработке конструкции стенда для лабораторных работ на основе программируемого логического контроллера. Основные задачи включают выбор ПЛК, разработку принципиальной схемы, печатной платы драйвера и технико-экономических показателей. Также рассмотрены вопросы безопасности и экологии на всех этапах жизненного цикла изделия.

1. Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский национальный университет информационных технологий, механики и оптики
Факультет компьютерных технологий и управления
Кафедра проектирования и безопасности компьютерных систем
Выпускная квалификационная работа
Разработка конструкции стенда
для лабораторных работ
на основе программируемого
логического контроллера
Студент: Семенов Ян Денисович, гр. 5156
Руководитель: Кириллов Георгий Ромуальдович
2013

2. Цель и задачи работы
Целью работы является разработка конструкции стенда для
проведения лабораторных работ.
Решаемые задачи
1. Провести аналитический обзор программируемых логических
контроллеров (ПЛК) и выбрать ПЛК для стенда
2. Разработать принципиальную схему и конструкцию стенда
3. Разработать печатную плату драйвера для шагового
двигателя
4. Подготовить конструкторско-технологическую документацию
5. Разработать пример лабораторной работы
6. Проработка вопроса по экономической части работы
7. Проработка вопросов по безопасности жизнедеятельности и
экологии
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 2

3. Программируемые логические
контроллеры
Основная область применения ПЛК: автоматизация
технологических процессов.
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 3

4. Требования технического задания
– к выполняемым функциям
– к электропитанию стенда
– к электропитанию внешних устройств
– к конструкции стенда
– к массогабаритным характеристикам
– к условиям и сроку эксплуатации
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 4

5. Аналитический обзор
– Проведен аналитический обзор 9 ПЛК производства Siemens,
Allen-Bradley, Omron, Hitachi, Констар, Агава, Овен, LG,
Fatek
– Критерии выбора контроллера
– Выбран ПЛК Fatek FBs-60MCT как оптимальный
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 5

6. Функциональная схема стенда
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 6

7. Принципиальная схема стенда
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 7

8. Конструкция шкафа
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 8

9. Плата драйвера шагового двигателя
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 9

10. Разработка печатной платы
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 10

11. Пример лабораторной работы
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 11

12. Расчеты
– Для шкафа
– Тепловой расчет
– Расчет надежности
– Для печатной платы
– Расчет вибропрочности
– Тепловой расчет
– Расчет надежности
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 12

13. Технико-экономические показатели
Наименование показателя Единица
измерения
Значение
показателя
Технические показатели
Назначение стенда
Проведение лабораторных работ по курсам
«Методы и средства проектирования
встроенных систем» и
«Программное обеспечение управляемых
и встроенных систем» на кафедре ПБКС
Напряжение питания В 220
Количество входов/выходов шт. 60
Связь с ПК - RS-232
Наличие сенсорного экрана - есть
Габаритные размеры мм 650 × 500 × 220
Масса кг 25
Вероятность безотказной
работы за 1000 часов
- 0,95
Экономические показатели
Полная себестоимость стенда руб. 105043
Трудоемкость изготовления нормо-ч 120
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 13

14. Вопросы безопасности
жизнедеятельности и экологии
На основных этапах жизненного цикла изделия:
– на этапе разработки
– на этапе производства
– на этапе эксплуатации
– на этапе утилизации
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 14

15. Заключение
– Проведен аналитический обзор ПЛК, сделан выбор ПЛК для
стенда
– Разработана конструкция стенда для лабораторных работ
– Разработана КТД для стенда
– Разработана печатная плата драйвера шагового двигателя
– Подготовлен пример лабораторной работы
– Проработаны вопросы по экономической части работы,
безопасности жизнедеятельности и экологии
Разработка конструкции стенда для лабораторных работ 15