Разработка устройства управления насосом по радиоканалу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский профессиональный институт»

Кафедра математики, информатики и вычислительной техники

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка устройства управления насосом по радиоканалу

Студент

Д.С. Кононов

Руководитель

С.Ю. Коваленко

Челябинск 2015



Оглавление

Глава 1. Теоретические основы разработки

1.1 Описание системы управления агрегатами

1.2 Описание насосов

1.3 Передача данных по радиоканалу

1.4 Радиомодули

1.5 Обзор 8-битных микроконтроллеров

Глава 2. Экономическое обоснование создания стенда

2.1 Порядок расчета затрат на материалы, приобретаемые для выполнения разработки

2.2 Определение величины амортизационных отчислений на используемую в ходе разработки технику

2.3 Определение величины прочих прямых расходов

2.4 Определение величины общехозяйственных и управленческих расходов, относимых на затраты по ЛВС

2.5 Расчет полной себестоимости и цены договора на разработку данной системы

2.6 Расчет экономического эффекта и экономической эффективности применения данной разработки

2.7 Сводная характеристика эффективности разработки и применения стенда

Глава 3. Охрана труда и техника безопасности

3.1 Правила трудового распорядка

3.2 Требования охраны труда во время работы

3.3 Пожарная безопасность

Заключение

Список используемых источников и литературы

Аннотация



Глава 1. Теоретические основы разработки

1.1 Описание системы управления агрегатами

Центральным устройством в системе является программируемый логический контроллер, в котором реализуются алгоритмы и логика работы насосных агрегатов. Стандартно в контроллере закладывается два режима работы: «Ручной» и «Автоматический». В ручном режиме оператор вручную задает частоту вращения насосного агрегата, а, соответственно, и его производительность. В автоматическом режиме скорость насосного агрегата и производительность меняется автоматически посредствам датчиков, поддерживающих заданный уровень воды. Переход с одного режима на другой выполняется безударно, что позволяет оператору пускать насосный агрегат в ручном режиме, а затем переводить его в автоматический. Регулирование в автоматическом режиме может вестись как по одному, так и по нескольким датчикам. Активный датчик определяется оператором или по заложенному алгоритму. В качестве управляющих контроллеров в системах насосных агрегатов применяются контроллеры фирм Siemens, Arduino, Omron, Rockwell Automation, Schneider Electric, Segnetics и отечественные аналоги ОВЕН, ЭЛСИ. Взаимодействие оператора с системой управления насосным агрегатом осуществляется через пульт дистанционного управления, графическую панель или щит управления.

Система управления насосными агрегатами стандартно реализует следующие функции:

- Управление производительностью насосных агрегатов в ручном режиме, по командам оператора.

- Управление производительностью насосных агрегатов в автоматическом режиме, по сигналу с датчиков.

- Защита электродвигателей насосных агрегатов.

- Плавное изменение производительности насосных агрегатов.

1.2 Описание насосов

Насосами называются машины для создания напорного потока жидкой среды. Этот поток создается в результате силового воздействия на жидкость в рабочей камере насоса.

По характеру силового воздействия, а следовательно, и по виду рабочей камеры различают насосы динамические и объемные. В динамическом насосе силовое воздействие на жидкость осуществляется в проточной камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. В объемном насосе силовое воздействие на жидкость происходит в рабочей камере, периодически изменяющей свой объем и попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

К динамическим насосам относятся:

1) лопастные:

- центробежные;

- осевые;

2) электромагнитные;

3) насосы трения:

- вихревые;

- шнековые;

- дисковые;

- струйные;

К объемным насосам относятся:

1) возвратно поступательные:

- поршневые и плунжерные;

- диафрагменные;

2) крыльчатые;

3) роторные:

- роторно-вращательные;

- роторно-поступательные;

По некоторым общим конструктивным признакам динамические и объемные насосы делят на следующие виды:

1) по направлению оси расположения, вращения или движения рабочих органов:

- горизонтальный;

- вертикальный;

2) по расположению рабочих органов и конструкций опор:

- консольный;

- моноблочный;

- с выносными опорами;

- с внутренними опорами;

3) по расположению входа в насос:

- с боковым входом;

- с осевым входом;

- двустороннего входа;

4) по числу ступеней и потоков:

- одноступенчатый;

- двухступенчатый;

- многоступенчатый;

- однопоточный;

- двухпоточный;

- многопоточный;

5) по требованиям эксплуатации:

- обратимый;

- реверсивный;

- регулируемый;

- дозировочный.

В зависимости от рода двигателя различают следующие агрегаты:

1) электронасосный;

2) турбонасосный;

3) дизель-насосный;

4) мотонасосный;

5) гидроприводной;

6) паровой;

7) пневматический.

Большое разнообразие показателей и характеристик насосов подчас приводит к затруднениям и неоднозначности при их использовании. Поэтому целесообразно рассматривать основные показатели, характеризующие их работу: технологические, эргономические и надежностные.

Обычно различают номинальные показатели, при которых насос должен эксплуатироваться, и оптимальные, соответствующие максимальному экономическому эффекту от использования данного насоса. Под оптимальным режимом чаще всего понимают работу в режиме максимального КПД. Во многих случаях номинальный режим и оптимальный режим работы насосов не совпадают. Это объясняется необходимостью в производственных условиях обеспечить какой либо показатель работы установки, который не совпадает на рабочих характеристиках насоса с режимом максимального КПД.

Рассмотрим основные технологические показатели насосов.

Подача насоса (Q) - количество жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени. Различают весовую подачу, объемную подачу и массовую подачу. В характеристиках насосов обычно принято задавать объемную подачу, т.е. объем жидкости, полезно используемой потребителем, при давлении, измеренном на выходе из насоса. Для гидроструйных насосов кроме полезной подачи должен быть задан расход рабочей жидкости.

Напором насоса (Н) называют разность удельных механических жидкостей на выходе и входе насоса. Различают объемный, массовый и весовой напоры. Весовой напор имеет смысл в условиях определенного и постоянного поля гравитации и увеличивается с уменьшением ускорения свободного падения, а в условиях невесомости становится равным бесконечности. Поэтому широко используется в настоящее время, но неудобен для характеристик летательных и космических аппаратов. На практике для высоконапорных насосов очень часто пренебрегают скоростным напором и энергией положения вследствие их малости в сравнении с статическим давлением. Полная мощность насоса (N) расходуется при его запуске, она подводится извне в виде энергии приводного двигателя или с расходом рабочей жидкости, подаваемой под напором к струйному аппарату.

Коэффициент полезного действия (КПД) - это отношение полезной гидравлической мощности к полной подводимой мощности.

Номинальная высота самовсасывания - это расстояние по вертикали от поверхности жидкости и до верхней точки области кавитационных явлений, при которых насос осуществляет самовсасывание жидкости определенного типа и последующую работу при температуре 20 °С и атмосферном давлении 0,1013 МПа. Подача воздуха при номинальной высоте самовсасывания - это объемная подача воздуха, приведенного к давлению на входе в насос при отсутствии противодавления на выходе из насоса, температуре воздуха 20 °С и давлении 0,1013 МПа. Данный показатель применим только для насосов со стабильной во времени характеристикой самовсасывания, изменение подачи воздуха при самовсасывании во времени определяется в основном нагревом жидкости.

Минимальное время самовсасывания - это время, в течении которого насос, работающий при номинальной высоте самовсасывания и отсутствии противодавления на выходе и имеющий подводящий трубопровод заданного диаметра и длины, осуществляет самовсасывание. Допустимая продолжительность самовсасывания - это время , в течении которого допускается работа самовсасывающего насоса при номинальной высоте самовсасывания. При отсутствии режимных ограничений обычно принимается время, в течении которого подача воздуха уменьшается на 25%.

К эргономическим показателям насосов относят следующее:

- внешняя утечка - это расход жидкости, вытекающей в наружную среду из насоса при номинальном режиме и определенном давлении на входе;

- уровень звукового давления - общий уровень звукового давления в дБ при пороговом значении, измеренном на расстоянии 1 метр от наружного контура насоса в заданных точках при номинальном режиме работы насоса;

- уровень вибрации - это общий уровень вибрации в дБ по среднеквадратическому значению колебательной скорости или ускорения, измеренный на опорной поверхности насоса в точках где вибрация максимальна.

При выборе показателей надежности (наработка на отказ, ресурс, вероятность безотказной работы) необходимо установить эксплуатационные допуски на рабочие параметры, так как чем больше ресурс, тем выше надежность насоса.

Характеристики насосов, используемых в практике.

Гидравлические характеристики насосов - взаимозависимости основных параметров насосов, таких как расход, напор, надкавитационный напор, мощность и зависимости этих параметров от плотности жидкости и ее вязкости. Такую характеристику очень трудно изобразить графически, поэтому приходится вводить определенные комплексы, составленные из указанных величин, принимая некоторые из них постоянными.

Относительные характеристики - характеристики, в которых за единицу величины характеризуемых параметров принимают определенные значения данных параметров: напор, расход, мощность и КПД, соответствующие оптимальному режиму.

Безразмерные характеристики отображают зависимость одной безразмерной комбинации параметров насоса от другой. Безразмерные характеристики распространяются на на ряд насосов, характеризуемых, например, геометрическим масштабным коэффициентом. При использовании безразмерных характеристик необходимо учитывать возможность нарушения условий кинематического и динамического подобия, например вследствие изменения вязкости.

1.3 Передача данных по радиоканалу

Способы кодирования информации.

Для передачи данных по радиоканалу осуществляется модуляция-демодуляция сигнала.

Модуляция - это изменение одного или нескольких параметров синусоидальных колебаний (фаз, частот, амплитуд) в соответствии со двоичными значениями, передаваемыми источником.

Модуляция позволяет согласовать спектр передаваемого сигнала с полосой пропускания радио или телефонного канала. При скоростях передачи 1200 бит/с применяется частотная модуляция, реализация которой на таких частотах наиболее проста. При скоростях передачи данных 1200-4800 бит/с используется дифференциальная разностная модуляция с числом возможных фазовых изменений от двух до восьми, она называется фазовой модуляцией. Передаваемые значения цифровых данных содержатся в приращениях фаз между предыдущим элементом модулируемого сигнала и данным элементом информации. При скоростях больше 4800 бит/с используется комбинированная амплитудно-фазовая модуляция, при использовании данного метода цифровая информация содержится как в значениях амплитуды, так и в значениях приращения фаз несущей частоты.

Фазовая модуляция.

При использовании относительной фазовой модуляции, при которой фаза несущей частоты принимает только фиксированное значение из ряда допустимых значений, к примеру, 0, 90, 180, 270 градусов, а сама информация содержится в изменениях фазы несущего колебания. При указанном выше набору фаз каждому изменению фазы соответствует значение двух последних битов данных. Спектр модулируемого сигнала располагается относительно несущей частоты симметрично, а ширина спектра равна модуляционной линейной скорости.

Наиболее часто используются следующие разновидности фазовой модуляции:

- относительная фазовая модуляция, имеющая 2 положения фазы и работающая со скоростью передачи данных, равной 1200 бит/с;

- квадратурная фазовая модуляция, имеющая 4 положения фазы и работающая со скоростью передачи данных, равной 2400 бит/с;

- восьмипозиционная модуляция, имеющая 8 положений фазы и работающая со скоростью передачи данных, равной 4800 бит/с.

Дальнейшее увеличение числа позиций приводит к сильному снижению помехоустойчивости, поэтому на высоких скоростях применяется комбинированная амплитудно-фазовая модуляция.

Амплитудно-фазовая модуляция.

В данном виде модуляции, для повышения пропускной способности, используются одновременно амплитуда и фаза несущего колебания.

В настоящее время используется методы амплитудно-фазовой модуляции с числом возможных позиций сигнала до 256. Это значит, что скорость передачи данных превышает модуляционную линейную скорость до 7 раз. Для обеспечения высокой помехоустойчивости точки на сигнальном пространстве размещаются на равном расстоянии с огибающей всех точек в форме квадрата или восьмиугольника. Увеличение числа позиций на сигнальном пространстве приводит к быстрому снижению помехоустойчивости приема. Для обеспечения высокой помехоустойчивости передачи применяют сочетание модуляции с «решетчатым» кодированием. При данном методе вводится избыточность в пространство сигналов и за счет этого создаются связи между передаваемыми символами. Благодаря этому на основе анализа последовательности принятых элементов модулированного сигнала осуществляется выявление и исправление ошибок. Практически данный метод дает значительное повышение помехоустойчивости.

Частотная модуляция.

При частотной модуляции каждому значению бита информации соответствует определенная частота синусоидального сигнала. Спектральные характеристики сигналов с частотной модуляцией имеют относительно простую реализацию со скоростью до 1200 бит/с.

Модуляция с минимальным сдвигом.

Модуляция с минимальным сдвигом - продолжение частотной модуляции, при котором разница частот 1 и 0 по модулю равна половине скорости передачи данных. К примеру (показано на рисунке 1), скорость передачи информации 1200 бит/с, частота «1» 1200Гц, а частота «0» 1800Гц.

Рисунок 1 - а)цифровые данные; б)модуляция с минимальным сдвигом.

Гауссова модуляция с минимальным сдвигом.

Модуляцию называют «гауссовой» потому, что последовательность бит данных до модулятора проходит через фильтр нижних частот с характеристикой Гаусса, это дает уменьшение полосы частот.

Формирование радиосигнала осуществляется так, что на интервале одного бита данных фаза несущей частоты изменяется на 90°. Это наименьшее распознаваемое изменение фазы при данном типе модуляции. Непрерывное изменение фазы синусоидального сигнала дает частотную модуляцию с дискретным изменением частоты. Применение метода Гаусса позволяет при изменении частоты получить гладкие переходы.

Гауссову модуляцию отличают следующие свойства, предпочтительные для подвижной связи:

- постоянная по уровню огибающая, позволяющая использовать эффективные передающие устройства с усилителями мощности;

- компактный спектр на выходе усилителя мощности передатчика, обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения;

- хорошие характеристики помехоустойчивости связи.

Импульсно-кодовая модуляция.

Импульсные методы модуляции основаны на процессе использования последовательности выборок аналогового сигнала, она выбирается из условий возможности последующего восстановления аналогового сигнала без искажений с помощью фильтра нижних частот. Численное значение каждой выборки в этой модуляции представлено в виде 7 или 8 битного двоичного кода.

Использование импульсно-кодовой модуляции позволяет:

- убрать затухание сигнала и его изменение в канале связи;

- практически убрать посторонние шумы;

1.4 Радиомодули

Аппаратная реализация устройства модуляции-демодуляции сигнала может быть различного вида. На рисунках 2 и 3 показана структурная схема передатчика и приемника, использующих частотную модуляцию.

Рисунок 2 - структурная схема передатчика.



Рисунок 3 - структурная схема приемника.

При передаче от ЭВМ или контроллера цифрового кода, генераторы G1 и G2 модулируют сигнал синусоидами разных частот, соответствующими «1» и «0». При приеме фильтры Ф1 и Ф2, настроенные на определенные полосы частот формируют соответствующий им цифровой код, крутые фронты которого образуются с помощью пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2. После формирования происходит определение какой из кодов пришел и последующая его передача на ЭВМ или контроллер.

Одно дело передача файла больших размеров и другое дело управление устройством на несколько команд, для таких целей используются достаточно дешевые RF модули.

Типы модулей.

RF модули при передаче данных работают на частоте УКВ и обычно используют частоты 433МГц, 868МГц или 2,4ГГц. Чем выше частота, тем с большей скоростью осуществляется передача данных. Как правило, выпускаемы RF модули используют для работы определенные протоколы, чаще всего это UART (RS-232) или SPI. Обычно UART модули стоят дешевле, а также позволяют использовать пользовательские протоколы передачи данных.

UART.

В UART данные передаются по одному биту в равные отрезки времени. Эти промежутки времени определяются заданной скоростью UART и указываются в битах в секунду, называемых бодами. При передаче данных, помимо информации UART вставляет в поток синхронизирующие метки, называемые стоповый и стартовый бит. Эти начальный и конечный биты разграничивают один байт передаваемой информации. Существуют реализации UART позволяющие вставлять 2 стоповых бита, для уменьшения вероятности рассинхронизации сигнала между передатчиком и приемником. Состояние выхода и входа UART при отсутствии потока информации является логическая 1. При передачи информации стартовый бит всегда принимает значение логический 0, значение же стопового бита всегда 1, если значение стопового бита иное, UART фиксирует ошибку при передачи данных. Поскольку синхронизирующие биты занимают 20% информационного потока скорость соединения отлична от пропускной способности.

Рисунок 4 - представление данных в UART.

SPI.

Передача данных осуществляется пакетами размером 1 байт. Ведущее устройство инициализирует цикл связи путем установки низкого уровня на выводе выбора подчиненного устройства, с которым требуется установка соединения.

В SPI используются четыре цифровых сигнала:

- MOSI - осуществляет передачу данных ведомому устройству;

- MISO - осуществляет передачу данных ведущему устройству;

- SCLK - осуществляет передачу тактового сигнала ведомым устройствам;

- CS или SS - осуществляет выбор ведомого.

Необходимые для передачи данные помещаются в сдвиговые реестры. После этого ведущее устройство приступает к генерации синхронизирующих импульсов на линии SCLK, запускающих взаимный обмен данными. Каждый бит передает данные по очереди от ведущего по линии MOSI и от ведомого по линии MISO. Передача данных осуществляется начиная со старших битов. После передачи пакета ведущее устройство, для обеспечения синхронизации, может перевести линию сигнала SS в высокое состояние.

Рисунок 5 - структура связей в SPI.

Регистр управления SPI:

- биты 0 и 1 (SPR0 и SPR1) - осуществляют выбор частоты тактового сигнала;

- бит 2 (CPHA) - фаза тактового сигнала;

- бит 3 (CPOL) - полярность тактового сигнала;

- бит 4 (MSTR) - перевод устройства в статус ведущего или ведомого;

- бит 5 (DORD) - управление порядком передачи данных;

- бит 6 (SPE) - разрешение работы SPI;

- бит 7 (SPIE) - разрешение прерывания SPI.

Регистр статуса:

- биты от 0 до 5 - зарезервированы, установлены в 0;

- бит 6 (WCOL) - флаг ошибки записи;

- бит 7 (SPIF) - флаг прерывания.

1.5 Обзор 8-битных микроконтроллеров

Типичный микроконтроллер сочетает на своем кристалле функции периферийных устройств и процессора, а также содержит ОЗУ или ПЗУ и способен выполнять относительно простые задачи.

Наиболее распространенные микроконтроллеры старых и современных образцов:

- Intel 8051;

- Zilog Z8;

- Microchip PIC;

- Atmel AVR;

- NEC 78K0.

Микроконтроллер Intel 8051.

Intel 8051 представляет собой однокристальный микроконтроллер, сделанный по гарвардской архитектуре - значит что программа и данные находятся в разных адресных пространствах. Первые образцы появились в 1980 году для использования в микропроцессорных системах управления.

Рисунок 6 - микроконтроллер Intel 8051.

Микроконтроллер Intel 8051 состоит из процессорного ядра, 128 байт ПЗУ, 4 Кб ОЗУ, параллельного и последовательного портов, а также логиками управления двумя 16-битными таймерами и прерываниями. Кроме перечисленного имеет 16-битную шину адреса, четыре порта ввода-вывода, а также использующий интерфейс UART. Содержит на своем кристалле размером 5,85 мм2.

Один машинный цикл ядра микроконтроллера Intel 8051 занимает 12 тактов, а большинство инструкций осуществляется за 1-2 машинных цикла. Имея частоту тактового генератора равную 12 МГц, ядро Intel 8051 способно выполнять один миллион операций в секунду. Улучшенное 8051 совместимое ядро, распространенное на данный момент, способно выполнять машинный цикл за один такт и позволяет использовать тактовые генераторы с частотой до 100 МГц. Все устройства, совместимые с Intel 805, производимые фирмой SILabs, некоторые из устройств Dallas и небольшое количество из устройств Atmel имеют ядро с одним тактом на цикл.

Zilog Z8.

Микроконтроллеры Zilog Z8, введенные в 1979 году на сегодняшний день включают в себя микроконтроллеры Zilog eZ8 Encore, Zilog eZ8 Encore XP.

Рисунок 7 - микроконтроллер Zilog Z8.

Микроконтроллеры Zilog Z8 производятся по нестрогой гарвардской архитектуре и содержать на кристалле 4096 быстрых регистров, которые могут использоваться как аккумуляторы, указатели или обычные ячейки памяти. Микроконтроллеры Z8 включают в себя также 16-битную шину адреса и 64 Кб флэш-памяти, используемую для хранения кода и констант.

Микроконтроллеры Microchip PIC.

Микроконтроллеры PIC производятся компанией Microchip Technology Inc и производятся по модифицированной гарвардской архитектуре. Аббревиатура PIC переводится как «контроллер интерфейса периферии» и объясняется тем, что изначально данные микроконтроллеры использовались для того чтобы расширить возможности ввода-вывода микропроцессоров СР1600.

8-битные микроконтроллеры PIC можно разделить на три большие группы:

1) 8-битные микроконтроллеры PIC10/12/16 построенные на ядре BASELINE. Данные микроконтроллеры представлены в корпусах с 6-28 выводами, также включают в себя flash-память для хранения программ.

Имеют следующие достоинства:

- низкое потребление тока;

- низкую стоимость;

- миниатюрный корпус;

- легкое освоение (35 команд).

Рисунок 8 - микроконтроллер PIC10.

2) 8-битные микроконтроллеры PIC12/16 на базе ядра MID-RANGE. Данные микроконтроллеры выпускаются в корпусах с8-64 выводами, а также рабочее напряжение 2 - 5.5В.

Имеют следующие достоинства:

- малое потребление тока;

- богатый набор периферии;

- производительность около 5 миллионов операций в секунду;

- легкое освоение (35 команд).

- 

Рисунок 9 - микроконтроллер PIC16.

3) 8-битные микроконтроллеры PIC18. Высокопроизводительные модули, выполненные в корпусах с 18-100 выводами.

Имеют следующие достоинства:

- производительность до 16 миллионов операций в секунду;

- до 128Кб flash-памяти;

- эффективное кодирование на С;

- встроенный программируемый генератор;

- гибкость самопрограммирования;

- поддержка распространенных протоколов связи, таких как TCP/IP, USB.

Рисунок 10 - микроконтроллер PIC18F.

Микроконтроллеры Atmel AVR.

Данное семейство микроконтроллеров разработано фирмой Atmel в 1996 году. Микроконтроллеры имеют гарвардскую архитектуру и построены на базе ядра AVR (Advanced Virtual RISC), а также имеют развитую систему команд, которая насчитывает около 133 различных инструкций. Процессор AVR имеет 32 общих 8-битных регистра, объединенных в один регистровый файл.

Команды, выполняемые микроконтроллерами делятся на несколько групп:

- команды логических операций;

- команды сдвига и арифметические операции;

- операции с битами;

- пересылка данных;

- управление системой;

- передача управления.

Микроконтроллеры семейства AVR:

1) 8-битные микроконтроллеры ATtiny. Данные микроконтроллеры выполнены в корпусе с 6-32 выводами, имеют ограниченный набор периферийных устройств, а также flash-память размером до 16 Кб и энергозависимой памятью до 512б.

Рисунок 11 - микроконтроллер ATtiny.

2) 8-битные микроконтроллеры ATmega. Данные микроконтроллеры выполнены в корпусе с 28-100 выводами, включают в себя расширенную систему команд и периферийных устройств, а также flash-память размером до 256Кб и энергозависимую память до 16Кб.



Рисунок 12 - микроконтроллер ATmega.

3) 8-битные микроконтроллеры ATxmega. Данные микроконтроллеры выполнены в корпусе с 32-100 выводами, включают в себя четырехканальный dma-контроллер, а также flash-память размером до 384Кб и энергозависимую память до 32Кб.

Рисунок 13 - микроконтроллер ATxmega.

Микроконтроллеры NEC 78K0.

NEC - одна из крупнейших телекоммуникационных компаний, производитель электронной и компьютерной техники.

Данные микроконтроллеры выполнены на ядре CISC по гарвардской архитектуре, в корпусе с 30-80 выводами. Для питания необходимо 1,8-5,5В.

Имеют следующие достоинства:

- малое энергопотребление;

- защита flash-памяти от сбоев и несанкционированного копирования;

- ядро частотой 20МГц;

- аппаратная возможность самопрограммирования.



Рисунок 14 - микроконтроллеры NEC 78k0.



Глава 2. Экономическое обоснование создания стенда

Определение затрат на создание стенда:

- расчет затрат на покупку оборудования;

- расчет затрат на материалы, приобретаемые для оформления данной разработки, и прочие аналогичные затраты, обусловленные необходимостью качественного выполнения запланированной работы;

- определение величины амортизационных отчислений на используемую в ходе разработки оборудования в расчете на планируемое время проведения разработки;

- прочие расходы исполнителя, возникающие в ходе разработки, и требующие покрытия за счет оплаты заказа на создание лабораторного комплекса или при его продаже;

- определения размера накладных (общехозяйственных и управленческих расходов в части их распределения на данную разработку (в случае необходимости);

- расчет полной себестоимости проекта.

Порядок расчета затрат на оплату труда

Расчет затрат на оплату труда строится в следующем порядке:

1) Определение трудоемкости разработки.

2) Определение численности исполнителей разработки и уровня их квалификации.

3) Определение дневной или часовой ставки заработной платы каждого исполнителя.

4) Расчет суммарной величины заработной платы исполнителей разработки.

5) Определение величины страховых взносов, возникающих в связи с начислением заработной платы.

6) Определение общей суммы затрат на оплату труда разработчиков.

Все расчеты приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Расчет затрат на оплату труда

Показатель	Ед. измерения	Величина затрат
Затраты времени на разработку исп.1	дней	14
Ставка дневной заработной платы исп. 1	рублей	500
Величина заработной платы исп.1 за выполнение разработки	рублей	7000
Ставка страхового взноса в Пенсионный фонд	%	22,0
Ставка страховых взносов в Фонд социального страхования	%	2,9
Тариф страховых взносов в Федеральный фонд обязательного медицинского страхования	%	5,1
Совокупный процент ставки страховых взносов	%	30,0
Величина страховых взносов	рублей	2100
Страховые тарифы на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний	%	0,2
Отчисления на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний	рублей	14
Общая сумма страховых взносов	рублей	2114
Суммарные затраты на оплату труда с учетом страховых взносов	рублей	9114

2.1 Порядок расчета затрат на материалы, приобретаемые для выполнения разработки

Для начала необходимо определиться с перечнем и обоснованием необходимости приобретения конкретных материалов (или оплаты сторонних вспомогательных услуг). Затем произведем расчет совокупных затрат на приобретение материалов и поместим данные в таблицу 8.



Таблица 8 - Расчет затрат на материалы

Наименование материала	Количество, шт.	Цена за ед., руб.	Сумма затрат, руб.
7 дюймовый монитор	1	2000	2000
Плата Raspberry Pi Model B+	1	2300	2300
Аккумулятор PowerBank	1	800	800
Элементы питания Sanyo 18650	3	200	600
Элементы питания Panasonic 18650	2	200	400
WiFi Модуль	1	350	350
MicroSD Transcend 8gb class 10	1	250	250
Кейс-чемодан	1	600	600
ИТОГО:	7300

2.2 Определение величины амортизационных отчислений на используемую в ходе разработки технику

В состав затрат, определяющих цену договора на разработку стенда, следует включить амортизационные отчисления на используемую технику. Это обеспечит владельцу техники - разработчику возможность окупить часть затрат на ее приобретение и формировать фонд денежных средств, необходимых для обновления техники, в том числе ее своевременной замены на новую, более производительную. агрегат насос радиоканал стенд

Расчет величины амортизационных отчислений производится исходя из первоначальной стоимости техники, определяемой ценой ее приобретения (для организации - балансовой стоимости) и нормы амортизации. Норма амортизации показывает долю стоимости объекта основных фондов (в данном случае техники), которую переносят на себестоимость работ (включают в состав затрат) за год или месяц. Норма амортизации является величиной, обратной по отношению к экономически целесообразному сроку службы амортизируемого объекта. Информация о таком сроке содержится в утвержденной Правительством РФ классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы.

Годовая (месячная) норма амортизации для линейного способа амортизации определяется по следующей формуле:

Величина амортизационных отчислений определяется по формуле

В процессе создания обучающего стенда мы использовали компьютерное оборудование в течении 7 дней.

Заносим полученные результаты в таблицу 9:

Таблица 9 - Амортизация оборудования В рублях

Наименование оборудования	Стоимость оборудования	Величина амортизации (14 дней)
Ноутбук	25000	700
	Итого(14 дней)	700

2.3 Определение величины прочих прямых расходов

В состав прочих можно включить ряд прямых расходов, возникающих у исполнителя в ходе разработки, таких как:

- расходы за выполнение услуг (работ) сторонних организаций, сопутствующих разработке и необходимых для ее осуществления (Зусл.ст..);

- транспортные расходы в части поездок, связанных с выполнением разработки (Зтр.);

- командировочные расходы (Зком.), связанные с выполнением работ по созданию лабораторного комплекса, и пр. расходы некапитального характера.

При выполнении данного стенда таких расходов нет, поскольку весь проект выполнен собственными силами.

2.4 Определение величины общехозяйственных и управленческих расходов, относимых на затраты по ЛВС

Накладные косвенные расходы, связанные с деятельностью организации, в которой осуществляется разработка (в том случае, если в дипломном проекте предусматривается именно этот вариант реализации деятельности по созданию лабораторно-интерактивного комплекса), распределяются между различными работами и частично могут быть отнесены, в том числе, на стоимость данного проекта.

При выполнении данного проекта таких расходов нет.

2.5 Расчет полной себестоимости и цены договора на разработку данной системы

На данном этапе формируется представление о совокупных затратах на разработку стенда на основе проведенных расчетов величины заработной платы (ЗПисп.), затрат на материалы (Змат.), амортизационных отчислений (Аотч.), прочих (Зпр.), управленческих и хозяйственных расходов (Зн) (таблица 10).

Таблица 10 - Расчет полной себестоимости (в руб.)

Наименование показателя	Условное обозначение	Значение показателя
Заработная плата исполнителей проекта с учетом страховых взносов	ЗПисп.	7000
Затраты на материалы	Змат.	7300
Амортизационные отчисления	Аотч.	700
Прочие прямые затраты	Зпр.	0
Управленческие и общехозяйственные расходы	Зн	0
Полная себестоимость проекта	Спр.	15000

2.6 Расчет экономического эффекта и экономической эффективности применения данной разработки

В данном разделе рассматриваются вопросы определения эффекта, возникающего у потребителя и экономической эффективности применения стенда.

В каждом конкретном случае причины возникновения эффекта и их количественная характеристика выясняется индивидуально.

Напрямую оценить экономическую эффективность стенда. Необходимо провести расчет на основе статистических и смоделированных данных.

Для снижения затрат оборудование покупалось с зарубежных интернет сайтов. Поскольку плата Raspberri Pi отлично себя зарекомендовала в плане цены и функциональности, а ускоренная работа по сравнению с предыдущей версией делает эту покупку более оправданной. А с точки зрения финансов - очень выгодно, поскольку стационарный компьютер или ноутбук по цене на порядок дороже.

Если брать стоимость нового ноутбука из магазина, то средняя стоимость будет 24000 рублей .

Рассчитаем экономический эффект с использованием стенда, взамен ноутбуку в таблице 11.

Таблица 11

Показатель	Стоимость проекта	Новый ноутбук
Затраты	15000	24000

Эффективность применения нашей разработки определяется соотношением величины соответствующего эффекта (или суммарного экономического эффекта) и величины затрат на его получение

Данные эффективности приведены в таблице 12.

2.7 Сводная характеристика эффективности разработки и применения стенда

Полученные результаты расчетов экономических эффектов и экономической эффективности обобщаем и размещаем в итоговой таблице 12

Таблица 12 - Сводная таблица эффективности

№	Наименование показателя	Условное обозначение	Значение показателя
Разработчик стенда
Показатели эффекта
1	Экономия в результате использования	Эобор	9000

В выводе в результате разработки и внедрения явного экономического эффекта не получено, но повысилось качество образовательных услуг и из этого можно сделать вывод, в потребности разработанной платформы и как следствие при организации производства данной платформы для реализации в другие вышеучебные заведения получим явный экономический эффект.



Глава 3. Охрана труда и техника безопасности

Охрана труда - это правила сохранения жизни и здоровья рабочих в процессе трудовой деятельности, которая включает в себя организационно-технические, правовые, санитарно-гигиенические, социально-экономические, лечебно-профилактические, реабилитационные и другие мероприятия .

На всех предприятиях, в учреждениях, организациях обеспечение здоровья и сохранности условий труда возлагается на администрацию. Обязанности работодателя по созданию здоровых и безопасных условий труда зафиксированы в положениях (уставах) о предприятиях, в коллективных договорах, в правилах внутреннего трудового распорядка. Правовое регулирование охраны труда охватывает:

1) Разработку общих норм охраны труда, правил по технике безопасности и производственной санитарии;

2) Проведение профилактических мероприятий по предупреждению производственного травматизма и профессиональных заболеваний;

3) Создание подходящих условий труда и снабжение его охраны на действующих предприятиях в процессе исполнения работниками трудовых повинностей;

4) Закрепление в законодательстве дополнительных гарантий по охране труда отдельных категорий работников - женщин, несовершеннолетних и лиц с пониженной трудоспособностью;

5) Осуществление постоянного муниципального и публичного контроля над охраной труда работников.

3.1 Правила трудового распорядка

Трудовой договор - соглашение между работодателем и работником, в соответствии с которым работодатель обязуется предоставить работнику работу по обусловленной трудовой функции, обеспечить условия труда, предусмотренные трудовым законодательством и иными нормативными правовыми актами, содержащими нормы трудового права, коллективным договором, соглашениями, локальными нормативными актами и данным соглашением. Своевременно и в полном размере, выплачивать работнику заработную плату, а работник обязуется лично выполнять определенную этим соглашением трудовую функцию, соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, действующие у данного работодателя .

Сторонами трудового договора являются работодатель и работник. Время работы по трудовому договору включается в трудовой стаж работника и записывается в трудовую книжку.

Работодатель имеет право в порядке, установленном ТК РФ, привлекать работника к работе за пределами продолжительности рабочего времени, федеральными законами и иными нормативными правовыми актами Российской Федерации, соглашениями, локальными нормативными актами, трудовым договором для сверхурочной работы.

Рабочее время - время, в течение которого работник в соответствии с правилами внутреннего распорядка и условиями трудового договора должен исполнять трудовые обязанности, а также иные периоды времени, которые в соответствии с Трудовым кодексом РФ (далее ТК РФ), другими федеральными законами и иными нормативными актами Российской Федерации относятся к рабочему времени.

Сверхурочная работа - работа, выполняемая работником по инициативе работодателя, за пределами, установленной для работника продолжительности рабочего времени: ежедневной работы (смены), а при суммированном учёте рабочего времени - сверх нормального числа рабочих часов за учебный период.

Нормальная продолжительность рабочего дня не может превышать 40 часов в неделю и распространяется на всех работников независимо от того, работают они в качестве постоянных, временных работников на предприятии, а так же независимо от применяемого режима рабочего времени, включая его суммарный учет.

Работникам предоставляется перерыв для отдыха и питания продолжительность. Не более 2-х часов и не менее 30 минут. Перерыв не включается в рабочее время. Время предоставления перерыва и его конкретная продолжительность устанавливается правилами внутреннего трудового распорядка или по соглашению между работником и работодателем.

При пятидневной рабочей неделе предоставляется два выходных, а при шестидневной - один выходной день. Продолжительность еженедельного непрерывного отдыха должна быть не менее 42-х часов.

Общим выходным днем является воскресенье. Второй выходной день при пятидневной рабочей неделе устанавливается коллективным договором или правилами внутреннего трудового распорядка. Оба выходных дня предоставляются, как правило, подряд.

Всем рабочим предоставляются ежегодные отпуска с сохранением места работы (должности) и среднего заработка. По соглашению между работником и работодателем ежегодный оплачиваемый отпуск может быть разделен на части. При этом хотя бы одна из частей этого отпуска должна быть не менее 14 календарных дней.

При заключении трудового договора в нем по соглашению сторон может быть предусмотрено условие об испытании работника в целях проверки его соответствия поручаемой работе.

Отсутствие в трудовом договоре условия об испытании означает, что работник принят на работу без испытания.

В период испытания на работника распространяется положения трудового законодательства и иных нормативных правовых актов, содержащих нормы трудового права, коллективного договора, соглашений, локальных нормативных актов.

В срок испытания не засчитываются период временной нетрудоспособности работника и другие периоды, когда он фактически отсутствовал на работе.

Основы электробезопасности

Виды поражений электрическим током.

Электрический ток, проходя через живой организм, производит термическое, электрическое и биологическое действие. Термическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химических составов

Биологическое действие тока выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными сокращениями мышц, в том числе мышцы сердца и мышц легких.

Все это многообразие действий электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы - это четко выраженные местные повреждения тканей, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поражение кожи, реже - других мягких тканей, а также связок и костей. Электрический ожог - электротравма - возникает у большей части пострадавших.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма, проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

В зависимости от исхода воздействия тока на организм, электрические удары могут быть условно разделены на следующие четыре степени:

судорожное сокращение мышц без потери сознания;

судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе)

клиническая смерть, отсутствие дыхания и кровообращения.

На исход поражения человека электрическим током влияют следующие факторы:

- Величина тока.

- Длительность прохождения тока через тело человека.

- Путь прохождения тока в теле пострадавшего.

- Род тока и частота.

- Условия взаимодействия внешней среды.

- Индивидуальные свойства человека.

- Важные меры защиты от поражения электрическим током.

Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются:

- обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

- устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах и частях электрооборудования, путем устройства защитного заземления и др.;

- организация безопасной эксплуатации электрооборудования.

3.2 Требования охраны труда во время работы

1) Исполнять только ту работу, которая поручена и по которой были подготовлены.

2) Соблюдать санитарно-гигиенические инструкции к организации и оборудованию рабочих мест с компьютером.

3) Держать открытыми все вентиляционные отверстия устройств.

4) Для предупреждения преждевременной утомляемости при работе на компьютере рекомендуют организовать свою работу путем чередования работ с использованием компьютера и без него.

5) В ситуациях, когда необходимо работать только с постоянным взаимодействием с персональным компьютером с усиленным вниманием и сосредоточенности, следует по возможности периодически выполнять и другие виды служебной деятельности, не связанные с компьютером, рекомендует делать перерывы на 4-5 минут через каждые 30- 45 минут работы.

6) Выбрать при работе с текстовыми данными наиболее физиологичный режим ее преставления (черные символы на белом фоне).

В рабочей обстановке запрещено:

- касаться экрана монитора и клавиатуры одновременно;

- дотрагиваться к панели системного блока сзади;

- переключать разъемы любых кабелей оборудования при включенном электропитании;

- загораживать панели устройств папками и сторонними предметами, препятствующими вентиляции;

- заставлять рабочее пространство бумагой и иными предметами во избежание накопления пыли.

- производить включение или отключение энергии без надобности;

- допускать попадание воды на поверхность монитора, клавиатуры, дисков.

- включать сильно охлажденное (оборудование)

- бросать компьютер во включенном состоянии без надзора;

- использовать иные предохранители, сетевые кабели;

- без помощи других вскрывать и чинить оснащение, если это не вступает в круг обязанностей.

Инструкция по охране труда при работе на персональном компьютере

Общие требования охраны труда

К работе на персональном компьютере и копировально-множительной технике допускаются работники, имеющие специальную подготовку, прошедшие:

- предварительно (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры;

- начальный инструктаж по охране труда, инструкцию по пожарной безопасности;

- первичный инструктаж по охране труда и стажировку на рабочем месте под руководством опытного работника;

Правила внутреннего трудового распорядка.

Выполнять только ту работу, которая поручена.

На работника могут воздействовать вредные и опасные производственные факторы :

- повышенный уровень напряжения в электрической цепи;

- замыкание, которое может произойти через тело человека;

- не соответствующие санитарным нормативам визуальные параметры дисплеев, высокий уровень прямой и отраженной блёсткости; повышенная яркость светового изображения; повышенный уровень пульсации светового потока; неравномерность распределения яркости в поле зрения и др.;

- пониженный или повышенный уровень света;

- повышенный уровень напряженности электрического статического электричества;

- высокие уровни напряженности электрических и магнитных полей в диапазоне частот;

- не соответствующие нормам параметры микроклимата. Повышение температуры из-за частого нагрева деталей персонального компьютера, пониженная влажность, низкая или высокая скорость движения воздуха рабочей зоны;

- усиленные зрительные нагрузки и адинамия глазных мышц, т.е. их малая подвижность при высоком зрительном напряжении в течение длительного времени;

- монотонность труда;

- завышенное умственное напряжение вследствие огромного размера перерабатываемой и усваиваемой информации.

- физическое усилие вследствие нерациональной организации рабочего места (неудобные кресла, столы, неимение подставок для текста, для ноги кистей рук и др.), что в значимой степени увеличивает усилие мышц позвоночника, ног, рук, шеи, глаз.

Требования охраны труда перед началом работы

1) Осмотрите рабочее место и оборудование. Уберите все лишние предметы.

2) До включения электропитания проверьте:

- визуально целостность устройств оборудования, соединений, кабелей, кнопок, выключателей, электророзеток и др.;

- готовность оборудования к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

3) Проверьте правильность установки стола, кресла, подставки для ног и бумаг.

i) Конструкция стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рабочей позы при работе на персональном компьютере, позволять изменять позу с целью снижения напряжения мышц спины и шейно-плечевой области для предупреждения утомления. Рабочий стул обязан быть поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья, спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка всякого параметра должна быть независимой и обладать надежной фиксацией.

ii) Высота рабочей поверхности стола обязана регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии таковой способности вышина рабочей поверхности стола обязана составлять 725 мм. Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю.

iii) Проверить правильность расположения оборудования, угла наклона экрана; расположить оборудование так, чтобы исключить неудобные позы и длительное напряжение тела.

iv) Проверить правильность подключения оборудования к электросети.

v) Очистить специальной салфеткой поверхность экрана от пыли. Отрегулировать высоту и угол наклона экрана. Экран видеомонитора должен находиться от глаз работника на расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.

vi) Отрегулировать освещенность на рабочем месте, убедиться в отсутствии встречного светового потока. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана.

vii) Отрегулировать оптимальный контраст изображения.

viii) О замеченных недочетах и поломках немедленно сказать руководителю работ и до устранения проблем к работе не начинать.

3.3 Пожарная безопасность

Сотрудники:

- не должны создавать действий, которые могут привести к возникновению пожара и созданию угрозы для жизни и здоровья людей, находящихся в здании (помещении);

- соблюдать на производстве требования безопасности стандартов, норм и инструкций, утвержденных в установленном порядке, а также соблюдать правила и поддерживать противопожарный режим;

- выполнять меры предосторожности при проведении работ с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, другими опасными в пожарном отношении веществами, материалами и оборудованием;

- в случае обнаружения пожара сообщить о нем в пожарную охрану и принять возможные меры безопасности людей, имущества и ликвидации пожара.

Служебные помещения, коридоры, лестничные марши должны содержаться в чистоте и порядке. Для курения должны быть отведены специально оборудованные и обозначенные места.