Разработка программного обеспечения реального времени верхнего уровня для установки определения остаточного ресурса изделия

Анализ технологического процесса, требования к нему и определение основных этапов. Статическое моделирование: прецеденты для режима работы "опыт" и "анализ", диаграммы классов. Динамическое моделирование, его принципы и оценка полученных результатов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка программного обеспечения реального времени верхнего уровня для установки определения остаточного ресурса изделия

Введение

В комплексно-автоматизированных предприятиях автоматически выполняются как основные технологические, так и вспомогательные операции. Освобождая персонал от выполнения самых трудоемких операций, комплексная автоматизация дает большой технико-экономический эффект.

Управление и контроль за работой комплексно-автоматизированного предприятия осуществляется централизованно из диспетчерского пункта. Однако при большом количестве управляемых объектов и контролируемых параметров диспетчер не в состоянии обеспечить выбор оптимального режима работы Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, удлинение сроков межремонтного пробега оборудования.

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

Использование микроэлектронных средств в управлении производственного назначения не только приводит повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, качества продукции), но и придает им принципиально новые потребительские качества.

Основой проектируемого устройства является микроконтроллер. Применение микроконтроллеров в последнее время нашло широкое применение, так как он в своем составе содержит все необходимое для проектирования практически любой системы автоматического управления различными объектами (память, АЦП, таймера и так далее.). Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при относительно низкой стоимости. Это объясняет массовое применение различных микроконтроллеров в самых различных областях промышленности. Более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно микроконтроллеры.

В данном курсовом проекте решается задача по автоматизации управления, и сбору, хранению, обработки данных установки определения остаточного ресурса изделия.

1. Анализ технологического процесса

В настоящее время известно несколько методов неразрушающего контроля эволюции дислокационных структур при усталостных испытаниях: акустические, по скорости распространения ультразвуковых волн, по скорости счёта сигналов акустической эмиссии и т.д., магнитные, по коэрцитивной силе, по изменению магнитного потока, намагниченности с помощью датчика Холла, по амплитуде сигналов акустической эмиссии, сопровождающей шумы Баркгаузена, оптические, по смещению линий интерференционной картины от лазерного излучения и т.д.

Физический метод неразрушающего контроля (или их совокупность), близкий к идеальному решению, должен удовлетворять следующим требованиям:

- неразрушающий контроль всех этапов эволюции дислокационных структур: однородного распределения дислокаций, ячеистой структуры, фрагментации, образования, роста и объединения микротрещин и т.д. в процессе эксплуатации образцов и изделий

- локальность контроля 10^-4 -10^-6 m;

- возможность определения плотности и характерных размеров ячеек, фрагментов, микротрещин с помощью локальных акустических или магнитных характеристик;

- определение изменения углов разориентировок ячеек, фрагментов в процессе эволюции дислокационных структур;

- определение долговечности и остаточного ресурса, основных локальных усталостных (предел выносливости) и прочностных (предел текучести) характеристик на уровне зерен (10^-4 -10-5 m) и фрагментов
(10-6 m).

Однако ни один из вышеприведенных методов не удовлетворяет ни сейчас, ни в перспективе вышеуказанным требованиям. Ближе всего к идеальному решению находится неразрушающий ультразвуковой (у. з.) метод обратного рассеяния с помощью электромагнитного (ЭМА) и иммерсионного у.з. преобразователей на частотах заполнения 10-100 MHz.

В нашем случае применяется второй вариант, где пъезопреобразователь, работающий в совмещённом режиме излучения - приёма, позволяет получить распределение коэффициент затухания у. з. волн d a по глубине образца (до 10-1 m) и в конечном итоге построить акустическую кривую усталости (АКУ) - зависимость d a от числа циклов N (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн d a от числа циклов

моделирование прецедент технологический программный

Для этого разработана и опробована установка на базе испытательной машины УП50. Внешний вид установки изображен на рисунке 2.2. Устройство установки представлено на рисунке 2.3.

Рисунок 1.2 - Общий вид установки для усталостных испытаний стальных образцов с применением неразрушающего контроля



Рисунок 1.3 - Конструкция (схема) экспериментальной установки

Установка состоит из двух колеблющихся масс 2, установленных на пружинах 3, которые закреплены на основании 1. В одной из масс находится закреплённый на валу эксцентрик 6, который приводится во вращение двигателем 8 посредством гибкой связи 7. Скорость вращения вала двигателя регулируется реостатом 9. Исследуемый образец 5 крепится клиновым распором между массами. На испытуемый образец устанавливается локальная иммерсионная ванна 4, в которой крепится у.з. пъезопреобразователь. Габариты стола установки 850 x 1200 мм.

Образец подвергается циклическому знакопеременному чистому плоскому изгибу в диапазоне рабочих напряжений от предела выносливости до предела прочности данного материала образца.

В основе работы акустического блока установки лежит метод обратного рассеивания у. з. колебаний.

Для введения у. з. волн в образец использована локальная иммерсионная ванна с плоской поверхностью контакта 48x30 мм.

В качестве средства регистрации использован ультразвуковой дефектоскоп УД2-12 с комплектом преобразователей на 10 МГц. На этапе опытного образца установки перевод аналогового сигнала на экран монитора компьютера производится с помощью цифрового фотоаппарата. Для полупромышленных установок этот перевод можно произвести с помощью АЦП-плат российского или западного производства.

В качестве критерия остаточного ресурса использован критерий нулевого остаточного ресурса. Этот критерий связан с максимумом акустической кривой усталости при числе циклов N_max, где начинается объединение микротрещин в магистральную трещину. При N >N_max образец или деталь уже не подлежит восстановлению и может привести к аварии в реальной конструкции.

При N <N_max деталь может быть восстановлена путём «залечивания» микротрещин с помощью ряда методов ОМД.

Объектом автоматизации является сама установка по определению остаточного ресурса изделия.

Автоматизируются такие стадии технологического процесса как:

- задание очередности скоростей работы установки;

- загрузка шаблона задания из файла;

- сбор и хранение данных с установки;

- работа с сохраненными данными.

Все эти стадии будут - проводится программным продуктом верхнего уровня, что увеличит работоспособность установки и анализ ее данных, т.к. раньше, надо было задавать поочередно каждую скорость, интенсивность работы установки и тем самым создавая большое время простоя установки. Также надо отметить, что сбор данных с установки ручной, что влечет в себе некие неудобства в сборе, обработке и хранении данных. Из этого всего следует, что автоматизация всех выше перечисленных стадий увеличит производительность установки, уменьшит трудоемкость на ее обслуживание и облегчит задачу регистрации и обработку данных с установки.

2. Статическое моделирование

2.1 Прецеденты

Имя прецедента: Отслеживание состояний программы.

Актер: Пользователь.

Предусловие: Память была очищена, переменные инициализируются.

Описание:

- После запуска программы таймер 1 вырабатывает событие с определенным интервалом. А обработчик этого события проверяет состояние программы.

- Если пользователь находится в режиме работы «опыт» то обработчик события таймера 1, показывает пользователю меню этого режима. А так же проверяет состояние создания файла базы данных, задание на проведение опыта. Если хоть один из этих пунктов не выполняется, то блокирует кнопку старта опыта.

Альтернатива:

- Если пользователь находится в режиме работы «Анализ» обработчик события таймера 1, показывает пользователю меню режима «Анализ». И проверяет, загружена ли база данных, если база данных загружена или импортирована...