|
Тип
датчика
|
Пределы
измерения, мм
|
Погрешность,
%
|
Цена,
руб.
|
|
ИП-107
|
0-2,5
|
2
|
36800
|
|
ИКЛЖ
4022
|
0-4
|
1
|
21450
|
|
ВК-316-1
|
0-4
|
2
|
26100
|
Проведя анализ выбираем ИКЛЖ 4022, т.к. он наиболее
точный, также он выигрывает по цене.
Датчик осевого сдвига ИКЛЖ.4022 предназначен для
измерения сдвига и преобразования измеренного значения в выходной сигнал
постоянного тока от 4 до 20 мА или от 0 до 5 мА.
Основная область применения: контроль за
положением валов различных газо- и нефтеперекачивающих агрегатов, паровых и
газовых турбин, насосов, двигателей и других объектов.
Датчик ИКЛЖ.402218.003 может устанавливаться во
взрывоопасных зонах класса В-1а, в которых возможно образование взрывоопасных
смесей, отнесенных к категории IIB по ГОСТ Р 51330.5-99 и группы
воспламеняемости Т6 по ГОСТ Р 51330.0-99.
Основные технические характеристики датчика
ИКЛЖ.4022:
- напряжение питания 19.5 - 29.5В;
- потребляемая мощность не более 3.5
Вт;
- диапазон рабочих температур -40
-+100°С.
В качестве датчика вибрации используется
преобразователи пьезоэлектрические виброизмерительные ДН 3-М1.
Вибропреобразователи ДН 3-М1 предназначены для преобразования механических
колебаний в электрические сигналы, пропорциональные ускорению колеблющегося
объекта [11].
Технические характеристики:
- рабочий диапазон частот, Гц: от 4800
до 12600;
- выходной сигнал: 24 В;
- рабочая температура: -60...+90°C;
3.2.7 Выбор клапана
Для данного проекта выбран клапан фирмы Mokveld
Valves bv с электропривод ROTORK IQM 10.
Технические характеристики:
- диапазон температуры: от - 10oС до + 150oС;
- условный диаметр: от 15 до 100 мм;
- давление : 50,0 МПа
Общая таблица контрольно-измерительных приборов
и средств автоматики представлена в приложении Б.
3.3 Выбор
технологического контроллера
В настоящее время на мировом рынке средств
автоматизации представлено большое количество контроллеров различных
производителей. Расмотрим несколько примеров.
3.3.1 Контроллер
MOSCAD-M
Контролер MOSCAD-M принадлежит к семейству
контроллеров MOSCAD/MOSCAD-L, выпускаемого фирмой Моторола для систем SCADA.
Главное отличие данных контроллеров состоит в том, что они имеют одноплатную,
не модульную конструкцию. Это уменьшает возможности по изменению аппаратной
конфигурации, но существенно снижает стоимость оборудования.
Контроллер MOSCAD-M в процессе работы может
принимать решения, базирующиеся на учете местных условий, информации,
полученной с других объектов, а также на основе команд из центра управления.
Типичное применение MOSCAD-M включает в себя дистанционный мониторинг и
управление вентилями и насосами; мониторинг уровней резервуаров, состояния
катодной защиты трубопроводов, осадков и наводнений, загрязнений окружающей
среды, химических утечек, радиоактивных излучений, и т. д.M - наименьший
контроллер во всем семействе продуктов MOSCAD. MOSCAD-M может быть легко
смонтирован, на стене или в шкафу, при помощи монтажных отверстий или
стандартной DIN-рельсы.
Контроллер MOSCAD-M предлагается в базовой и
расширенной конфигурации портов ввода/вывода. Каждая модель MOSCAD-M содержит в
себе два последовательных порта, а также может комплектоваться радиостанцией.
Кроме того, к контроллеру может быть подключен внешний проводной модем,
радиомодем, GPS модем, выносной преобразователь RS232-Ethernet.
Низкое энергопотребление достигается
использованием энергосберегающего, «спящего» режима. В данном режиме питание
обеспечивается только активизированным программным приложениям, элементам и
схемам. Контроллер переключается в ≪спящий≫
режим при отсутствии событий и возвращается в рабочее состояние при наступлении
предопределенного события. Эта особенность является существенной для удаленных
контролируемых объектов, получающих питание от батарей и/или от солнечных
батарей.
Контроллер MOSCAD-M использует протокол MDLC,
базирующийся на семействе протоколов OSI/ISO. Данный тип протокола позволяет
контроллеру MOSCAD-M без ограничений функционировать в системе на базе
контроллеров MOTOROLA [12].
3.3.2 Контроллеры Direct
Logic (Koyo)
В серию входят 5 семейств контроллеров,
отличающихся конструктивно, количеством входов-выходов, вычислительной
мощностью, коммуникационными возможностями.
Для каждого семейства выпускаются свои серии
модулей: аналогового и дискретного ввода-вывода, сопроцессоры, коммуникационные
модули.
Аналоговые модули ввода-вывода имеют разрешение
12 бит и групповую гальваническую развязку. Модули ввода: токовые 0-20, 4-20
мА; напряжения 0-10В; термопар; термосопротивлений. Модули вывода: 0-20, 4-20
мА и 0-10 В.
Дискретные модули с групповой гальванической
развязкой. Модули ввода: постоянного и переменного тока, типа “сухой контакт”,
высокоскоростные счетчики. Модули вывода: типа “открытый коллектор”,
твердотельные реле, электромагнитные реле.
Сопроцессоры: для программирования на BASIC,
ПИД-регуляторы, температурные регуляторы, для импульсного управления, для
аппаратного прерывания.
Коммуникационные модули: для последовательных
портов, сетей Ethernet,
ShareNET, SDS,
Modbus, DeviceNet,
для удаленного ввода-вывода.
3.3.3 SIMATIC
(SIEMENS)
Германская фирма SIEMENS
выпускает контролеры серии S7-300
и S7-400.
S7-300 модульные
контроллеры для решения задач управления и регулирования средних систем
автоматизации. Быстродействие от 0,6 мс до 0,1 мс. Максимальное число точек
ввода-вывода от 128 до 1024 (для дискретных сигналов) и от 32 до 128 (для
аналоговых сигналов). Сетевой интерфейс представлен протоколами MPI
и PROFIBUS-DP.
S7-400 модульные
контроллеры для решения сложных задач автоматизации. Быстродействие от 0,6 мс
до 0,1 мс. Максимальное число точек ввода-вывода от 4096 до 131072 (для
дискретных сигналов) и от 2048 до 1288192 (для аналоговых сигналов). Сетевой
интерфейс представлен протоколами MPI,
PROFIBUS-DP.
Для коммуникационных процессоров характерны сетевые протоколы PROFIBUS
,
Ethernet, PPI
[14].
3.3.4 Контроллер
ControlLogix
Контроллер серии ControlLogix от американской
компания Allen-Bradley Rockwell Automation. Главной особенностью контроллера
ControlLogix является архитектура, основанная на базе сети ControlNet. Шасси
контроллера представляет собой сегмент сети ControlNet, где каждый модуль
является станцией. Обмен данными между модулями в шасси контроллера
ControlLogix осуществляется по принципу источник-потребитель, как в сети
ControlNet.
Такая архитектура обеспечивает ряд преимуществ:
- все места в шасси равноценны,
благодаря чему модули ввода/вывода, процессоры и другие модули могут быть
установлены на любое место;
- в одно шасси может быть установлено
любое число процессоров, что позволяет создать полноценную многопроцессорную
систему управления;
- для подключения к «внешним» сетям
ControlNet, Ethernet и др. используются сетевые модули. Число сетевых модулей в
шасси не ограничено. Каждый из них являются узлом сети, и может самостоятельно,
без участия процессора, передавать и принимать информацию. В настоящее время
для контроллеров ControlLogix выпускаются сетевые модули, поддерживающие все
известные промышленные сети, включая Modbus, Profibus и др.; в системе
управления на базе сети ControlNet, процессоров и шасси ControlLogix, каждый
модуль является самостоятельным узлом сети, что, в частности, позволяет
свободно распределять процессоры по разным шасси системы управления.
Процессоры ControlLogix имеют высокое
быстродействие (например, программа управления процессом на 1500 сигналов
ввода/вывода выполняется около 10 мс) и позволяют обрабатывать до 128000
дискретных или 4000 аналоговых сигналов. [15].
Процессоры функционируют под управлением
многозадачной ОС, соответствующей стандарту IEC-1131-3, обеспечивающую
выполнение 32 задач, каждая из которых может включать до 32 программ и
неограниченное число функций и процедур. Задачи могут выполняться циклически,
периодически, запускаться по событиям.
Резервирование процессора является одной из
существенных возможностей ControlLogix, без которой сегодня невозможно создание
серьезной системы управления. Резервирование может быть реализовано аппаратным
и программным путем. [15].
Аппаратное резервирование обеспечивает
управление одними и теми же модулями ввода/вывода резервированным процессом.
Для организации аппаратного резервирования не требуется никакого
дополнительного программирования, нужно только установить дополнительное шасси
с процессором и модули резервирования в шасси с обоими процессорами. Загрузка
программы осуществляется только в один процессор, а ее запись - во второй,
поддержание идентичности при внесении изменений в программу в первом процессоре
обеспечивается модулями резервирования. Благодаря применяющемуся в сети
ControlNet принципу передачи источник-потребитель оба процессора одновременно
получают данные от модулей входов, и таким образом обеспечивается синхронизация
и идентичность выполнения программ обоими процессорами. Модулям резервирования
остается только следить за работоспособностью процессоров и в случае необходимости
переключить управления выходами с одного на другой.
При программном резервировании функции модулей
резервирования выполняются специальной программой, что требует дополнительной
работы разработчика, зато снижает стоимость системы управления, что бывает
существенно в относительно небольших задачах. Системы управления на базе
аппаратно резервированного процессора ControlLogix имеют сертификат TUV на
соответствие стандарту IEC 61508 SIL2 для применения в системах аварийного
отключения. [15].
Модули ввода/вывода ControlLogix являются
интеллектуальными устройствами и обеспечивают реализацию ряда диагностических,
контрольных и защитных функций:
- диагностику обрыва линии;
- контроль аналогового сигнала по
выходу за верхние и нижние пределы;
- контроль аналогового сигнала по
скорости изменения (контроль производной);
- контроль срабатывания выходного
каскада;
- электронную защиту от короткого
замыкания;
- диагностику потери связи с
процессором и перевод выходов в запрограммированное безопасное состояние или их
«замораживание» [15].
3.3.5 Выбор контроллера
Характеристики сравниваемых контролеров
приведены в таблице 3.7.
Таблица 3.7 -Характеристики контроллеров
|
Контроллер
|
ControlLogix
|
«
Direct Logic Koyo», США
|
SIMATIC
S7-300
|
MOSCAD-М
|
|
Центральный
процессор
|
1747-L61
|
DL06
|
CPU 314-2 PtP
|
Motorola MC68VZ328
|
|
Объем
памяти
|
2 МВ
|
512
kВ
|
2МВ
|
1,2 МВ
|
|
Время
выполнения логики
|
0,08
мс
|
0.45
мс
|
0,1¸0,2 мс
|
0,2
мс.
|
|
Дискретные
входы встроенные, шт.
|
-
|
10
|
24
|
12
|
|
Дискретные
выходы встроенные, шт.
|
-
|
6
|
16
|
4
|
|
Аналоговые
входы встроенные, шт.
|
-
|
10
|
4
|
4
|
|
Аналоговые
выходы встроенные, шт.
|
-
|
6
|
2
|
1
|
|
Выбор
модулей
|
Более
50 модулей. Весь спектр+спец. модули
|
Более
30 модулей. Весь спектр типов +спец. модули
|
Более
30 модулей. Отсутствуют 8-канальные AO. Есть спец. модули
|
Более
20 встр. I/O
|
|
Интерфейсы
связи
|
Ethernet Data Highway Plus, DH-485
ControlNet DeviceNet Fieldbus HART RS-232, RS-485
|
Ethernet 100 Base-T, RS-232,
RS-485
|
RS-232, RS-422/485, TTY, MPI,
Industrial Ethernet, AS-Interface, PROFIBUS
|
RS-232, RS-485, Ethernet
|
|
Протоколы
|
TCP/IP, CIP, Modbus, Fieldbus HART
Profibus
|
ОВЕН,
Modbus-RTU, Modbus-ASCII, DCON Modbus-TCP, GateWay
|
Profibus DP, TCP/IP, MPI, S7,
ISO-TSAP, MODBUS RTU и USS, HART
|
MDLC, Протоколы
заказчика
|
|
Среда
программирования
|
RS-Logix
|
DirectSOFT
5
|
STEP7
|
MOSCAD-M
|
Для управления системой выбрана модель
контроллера Control Logix фирмы Allen-Bradley Rockwell Automation. Выбор
связан, прежде всего, с возможностью более гибкого конфигурирования системы за
счет большого набора модулей, высокой надежностью, высокой производительностью
процессоров, наличием технической поддержки в регионе и поддержкой достаточно
большого количества сигналов. Так же выбор сделан основываясь на опыте работы с
этими контроллерами компании СНГДУ 2 ОАО "Самотлорнефтегаз": за время
использования контроллеры Control Logix проявили себя только с лучшей стороны.
3.4 Конфигурация
контроллера
Платформа ControlLogix
представляет собой набор модулей семейства 1756, объединяемых с помощью шасси
ввода/вывода. Шасси снабжено высокоскоростной шиной для взаимодействия модулей
между собой.
Выбран процессор CL
1756-L61. Он имеет 2 Мб встроенной памяти.
Контроллер имеет следующие характеристики по
быстродействию:
- время сканирования 1 К инструкций
(логика) - 0,08 мс;
- время сканирования 1 ввода/вывода
через шасси - 0,5 мс;
- полное время сканирования с учетом
сетевого обмена - 2 мс.
Количество и тип входных и выходных сигналов
проектируемой системы:
- входные аналоговые - 20;
- входные дискретные - 57;
- выходные аналоговые - 1;
- выходные дискретные - 32.
Всего 110 сигналов.
На основании этого выбираем следующие модули
[17]:
- модуль аналоговых входов 1756-IF16
- 1 шт.;
- модуль аналоговых входов 1756-IF8
- 1 шт.;
- модуль дискретных входов 1756-IB32 -
2 шт.;
- модуль дискретных выходов 1756-ОB32
- 1 шт.
- Модуль аналоговых выходов 1756-OF4 -
1шт.;
Обмен информацией между ControlLogix
и ПЭВМ осуществляется по сети Ethernet.
Поэтому необходим модуль связи 1756-ENBT - 1шт.
Произведем расчет энергопотребления модулями ,
входящими в состав контроллера. По результатам расчета выбран источник питания
1756 PA75.
Результаты расчета приведены в таблице 3.8.
Таблица 3.8 - Результаты расчета
энергопотребления контроллера
|
№
слота
|
Каталожный
номер
|
Источник
питания 5В, А
|
Источник
питания 24В, А
|
Описание
|
|
0
|
1756-L61
|
1,2
|
0,004
|
Процессор
|
|
1
|
1756-IF16
|
0,150
|
0,065
|
Входные
аналоговые модули
|
|
2
|
1756-IF8
|
0,150
|
0,04
|
|
|
3
|
1756-OF4
|
0,150
|
0,120
|
Выходной
аналоговый модуль
|
|
4
|
1756-IB32
|
0,120
|
0,002
|
Входные
дискретные модули
|
|
5
|
1756-IB32
|
0,120
|
0,002
|
1756-OB32
|
0,350
|
0,003
|
Выходной
дискретный модуль
|
|
7
|
1756-ENBT
|
0,7
|
0,003
|
|
|
8
|
Резерв
|
|
|
|
|
9
|
Резерв
|
|
|
|
|
10
|
Резерв
|
|
|
|
|
11
|
Резерв
|
|
|
|
|
12
|
Резерв
|
|
|
|
|
Итого
|
I,
А
|
2,94
|
0,130
|
|
|
БП
|
I,
А
|
13
|
2,8
|
Блок
питания 1756-РА75
|
|
Запас
|
I,
А
|
10,06
|
2,67
|
|
Количество шасси выбирается исходя из числа
модулей, размещаемых в системе, а также резервных слотов. Общее число модулей
составляет 9 единиц. Выбираем шасси 1756-А13. И кабель 1756-TC02. Для
заполнения незадействованных слотов используются модули-заглушки 1756-N2
[17].
Таблица RTU
приведена в приложении В.
3.5 Разработка программы для контроллера
Программирование контроллера производилось на
языке лестничной логики Ladder
Logic с использованием
программного продукта RSLogix
5000.
Проект состоит из задач. Задача предоставляет
информацию о планировании и приоритетах одной или нескольким программам. Когда
создается новый проект, программное обеспечение RSLogix 5000 автоматически
создает начальную задачу, настроенную на постоянную работу (непрерывная
задача). Когда задача завершает полное сканирование, она немедленно перезапускается.
Для каждой задачи требуется как минимум одна
программа.
Задача может иметь до 32 отдельных программ,
каждая из которых имеет свои программные теги, главную процедуру и другие
процедуры, а также необязательную процедуру обработки ошибок.
После запуска (активации) задачи все назначенные
(запланированные) для данной задачи программы выполняются в том порядке, в
котором они показаны в организаторе контроллера.
Программа содержит процедуры. Они обеспечивают
исполняемый код для проекта в контроллере (аналогично программному файлу в
контроллере PLC или SLC). Каждая процедура использует определенный язык
программирования, например, релейную логику.
Когда программа выполняется, в первую очередь
выполняется ее главная процедура. Чаще всего главная процедура используется для
вызова (выполнения) других процедур (подпрограмм).
Всякая процедура, не являющаяся главной
процедурой и процедурой обработки ошибок, называется подпрограммой. Для
выполнения подпрограммы используйте инструкцию Jump to Subroutine (JSR) в другой
процедуре, например, в главной процедуре.
В рамках данного дипломного проекта создано 4
задачи:
- Аналоговые сигналы;
- Дискретные сигналы;
- ПИ - регулирование;
- Управление оборудованием.
3.5.1 Аналоговые
сигналы
Задача «аналоговые сигналы» содержит программу
обработки аналоговых модулей, которая состоит из трех подпрограмм:
- подпрограмма проверки на обрыв
проверяет, исправны ли аналоговые модули. Если модуль неисправен, то бит
достоверности этого модуля устанавливается в значение «0». Это сигнализируется
на экране оператора;
- подпрограмма опрос аналоговых
датчиков осуществляет сбор входных токовых сигналов и преобразует их в код,
который записывается в файлы;
- подпрограмма масштабирования
выполняет пересчет полученного кода в электрическую и физическую величину
параметра.
3.5.2 Дискретные
сигналы
Задача «дискретные сигналы» содержит программу
обработки дискретных модулей, которая состоит из двух подпрограмм:
- подпрограмма проверки на обрыв
проверяет, исправны ли дискретные модули. Если модуль неисправен, то бит
достоверности этого модуля устанавливается в значение «0». Это сигнализируется
на экране оператора;
- подпрограмма опрос дискретных
датчиков осуществляет сбор входных вольтовых сигналов и преобразует их в код,
который записывается в файлы.
3.5.3 ПИ -
регулирование
Задача «ПИ - регулирование» содержит программу
автоматическое управление клапаном.
Эта программа реализует алгоритм ПИ -
регулирования
Алгоритм ПИ - регулирования позволяет управлять
регулирующим клапаном с целью поддержания и регулирования давления газа на
входе ВКС и на выходе компрессора.
Используя величину сигнала уровня давления, как
входную величину и управляя выходным сигналом, поддерживается давление газа.
Общие функции алгоритма регулирования:
- регулирование по ПИ-закону в режиме непрерывного
управления;
- безударный переход при изменении
режимов регулирования;
- выполнение технологических
ограничений на диапазон открытия клапана в процессе регулирования.
Управление клапанами осуществляется в ручном и
автоматическом режиме.
- в автоматическом режиме управления клапаном
управляет ПИ-регулятор - т.е. контроллер управляет клапаном самостоятельно
(автоматически);
- в ручном режиме управления клапаном
должен управлять оператор.
Уравнение ПИ-регулятора реализовано на ПИД
инструкции:
CV=KC ´
[ E + 1/TI ò E dt + TD d(PV)/dt
] + bias (3.1)
где, CV
- control value
- управляющая величина;
KC -
пропорциональный коэффициент;
E - ошибка;
/TI
- интегральный коэффициент;
t - время;
TD -
дифференциальный коэффициент принимаем за ноль;
PV - process
value - переменная
процесса (регулируемая величина);
bias - смещение;
Ошибка считается по формуле (3.2):
E=PV-SP (3.2)
где, SP
- set point
- уставка (желаемая величина) для переменной процесса
Величина CV
представляет собой задаваемое абсолютное положение клапана в процентах и в
автоматическом режиме обновляется раз в 2,5 секунды.
Для ПИД-регулятора вводится так же еще одна
величина - DB (deadband
- мертвая зона, это неотрицательное число), она представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Мертвая зона
Величина DB
работает следующим образом. Когда PV
находится вне зоны SP±DB,
то ПИД-регулятор управляет клапаном так, чтобы PV
стала равной заданной уставке (SP).
На рисунке 3.2 при возрастании PV
и прохождении точки 1 PV
попадает в мертвую зону, но ПИД-регулятор еще продолжает выдавать управляющие
воздействия на клапан. При прохождении переменной процесса точки 2
ПИД-регулятор перестает выдавать управляющие воздействия на клапан, что сделано
для того, чтобы при условии PV»SP
(переменная процесса примерно равна заданной для нее уставке) ПИД-регулятор не
«дергал» лишний раз клапан. При прохождении переменной процесса точки 3, когда PV
выходит из мертвой зоны ПИД-регулятор снова начинает выдавать управляющие
воздействия на клапан, стремясь вернуть PV
к заданной уставке. По аналогии следует рассматривать работу DB,
и когда PV убывает,
(см. кривую по точкам 4, 5, 6 на рисунке 3.2). При прохождении величиной PV
точки 4 управляющие воздействия на клапан еще выдаются, при прохождении точки 5
управляющие воздействия выдаваться прекращают, при выходе PV
из мертвой зоны (при прохождении точки 6) ПИД-регулятор возобновляет выдачу
управляющих воздействий на клапан.
Для клапана есть настроечные величины. Они
приведены в таблице 3.9.
Таблица 3.9 - Настройка клапана
|
Параметр
|
Значение
|
|
Процент
рассогласования между текущим и задаваемым положением клапана для контроля
отказа открытия/закрытия
|
30%
|
|
Процент
открытия клапана, ниже которого клапан закрывать нельзя
|
0%
|
Если заданный процент рассогласования между
текущим и задаваемым положением клапана больше нуля, и этот процент превышен,
то включается таймер контроля отказа открытия/закрытия клапана, по истечении
таймера генерируется программно-аварийный сигнал «отказ регулирования клапана».
Для CV
можно задать ограничение хода клапана по верхней (CVmax)
и/или нижней (CVmin) границе
(задается в PID инструкции
контроллера), данные ограничения будут действовать только в автоматическом
режиме управления клапаном, т.е. это ограничения только для ПИД - регулятора.
Например, если задать CVmin=20%
и CVmax =95%, то в
автоматическом режиме управления ПИД-регулятор будет перемещать клапан строго в
пределах от 20 до 95%.
3.5.4 Управление
оборудованием
Задача «Управление оборудованием» содержит 6
программ:
- управление маслонасосом;
- управление компрессорами;
- управление задвижками;
- управление вентиляторами;
- управление ТЭНом;
- управление регулирующим клапаном в
ручном режиме.
3.5.4.1 Управление
маслонасосами
Управление насосом МН может производиться в трех
режимах: автоматическом, дистанционном и местном.
В местном режиме включение/выключение насоса
выполняется оператором по месту установки насоса (в блоке).
В дистанционном режиме включение/выключение
насоса выполняется оператором с экрана ПЭВМ.
В автоматическом режиме контроллер включает или
останавливает маслонасос, отрабатывает аварийный останов. В случае
необходимости оператор может отключить/включить насос по месту установки
Если насос не находится в состоянии «авария» то
контроллер выдает команду «пуск»:
- замыкается дискретный выход
“Включить насос” на время, равное Т1;
- по истечении времени Т1 контакт
размыкается, и запускается задержка Т2 (ожидание включения насоса);
- по окончанию Т2 осуществляется
проверка состояния насоса. Если насос не включился - формируется сигнал «Отказ
пуска».
- по аварийному сигналу «Заниженный
уровень в маслоотделителе» запускается алгоритм отключения насоса:
- замыкается дискретный выход
“Отключить насос” на время равное Т1;
- по истечении времени Т1 контакт
размыкается, и запускается задержка Т2 (ожидание выхода насосного агрегата на
рабочий режим);
- по окончанию Т2 осуществляется
проверка состояния насоса на выключено. Если насос не выключился - формируется
сигнал «Отказ останова».
3.5.4.2 Управление
задвижками
Управление задвижками может производиться в двух
режимах:
- в автоматическом режиме управление
задвижками выполняет контроллер или оператор кнопками с экрана ПЭВМ .
- в местном режиме управление
задвижками выполняется только по месту.
Задвижка может находиться в трех состояниях:
- задвижка «закрыта»;
- задвижка «открыта»;
- задвижка «авария».
Выполнение команды «Открыть»:
- замыкается контакт «Открыть» и
запускается задержка Т на время открытия;
- по истечению времени открытия Т,
выход «Открыть» размыкается и анализируется состояние задвижки. Если замкнут
цифровой вход «Задвижка открыта», то устанавливается состояние «Открыта». Если
замкнут цифровой вход «Задвижка закрыта», то устанавливается состояние «Авария
- отказ открытия».
Выполнение команды «Закрыть»:
- замыкается контакт «Закрыть» и
запускается задержка Т на время закрытия;
- по истечению времени закрытия Т,
выход «Закрыть» размыкается и анализируется состояние задвижки. Если замкнут
цифровой вход «Задвижка закрыта», то выставляется состояние «Закрыта». Если
замкнут цифровой вход «Задвижка открыта», то выставляется состояние «Авария -
отказ закрытия».
3.5.4.3 Управление
компрессорами
Компрессор может находиться в трёх режимах
управления: местном, дистанционном и автоматическом.
В местном режиме включение/выключение
компрессора осуществляется оператором по месту установки компрессора,
контроллер в управлении не участвует: параметры готовности к пуску не
контролируются, аварийный останов не отрабатывается. Если при переходе в
местный режим компрессор не был в состоянии «Авария», бит «К пуску готов»
замыкается, компрессор переходит в состояние «К пуску готов». Состояние
«Авария» сбрасывается через интерфейс оператора кнопкой «Сброс». Кнопка
останова насоса на ПК блокируется. Вся ответственность по управлению
компрессором возлагается на оператора.
В дистанционном режиме включение/выключение
компрессора происходит по команде оператора кнопками с экрана ПЭВМ. Контроллер
разрешает или блокирует пуск компрессора, но не отрабатывает аварийный останов.
В автоматическом режиме контроллер разрешает или
блокирует пуск компрессора, отрабатывает аварийный останов. В случае
необходимости оператор может отключить компрессор по месту установки.
Если насос находится в выключенном состоянии и
автоматическом или дистанционном режиме управления, то контролируется
готовность к пуску:
- давление на входе ВКС не выходит за
пределы уставок;
- давление на выходе компрессора
меньше «HH»;
- температура подшипников N1,
N2 электродвигателя
меньше «HH»;
- температура газа на входе ВКС меньше
«HH»;
- температура нагнетания компрессора
меньше «HH»;
- ток компрессора меньше «HH»
(AI);
- нет отказов аналоговых датчиков
(давления, температуры, тока);
- нет аварийных сигналов с дискретных
датчиков (DI):
- «заниженный уровень в маслоотделителе»;
- «завышенный уровень в С-101»;
- «завышенное давление нагнетания
компрессора»;
- «заниженное давление газа на всасе
компрессора»;
- «заниженное давление масла»;
- «завышенный осевой сдвиг»;
- «завышенная загазованность в блоке»;
- «перегрузка электродвигателя
компрессора»;
- «пожар в блоке»;
- нет программного состояния «Авария».
При готовности к пуску замыкается бит «К пуску
готов», и появляется соответствующая надпись в окне управления компрессором.
Запуск осуществляется оператором по месту установки
компрессора, или с кнопки в интерфейсе оператора.
Если насос находится во включенном состоянии и
автоматическом режиме, контроллер анализирует параметры аварийного останова:
- давление на входе ВКС выходит за
пределы уставок;
- давление на выходе компрессора
больше «HH»;
- температура подшипников N1,
N2 электродвигателя
больше «HH»;
- температура газа на входе ВКС больше
«HH»;
- температура нагнетания компрессора
больше «HH»;
- ток компрессора больше «HH»;
- отказы аналоговых датчиков
(давления, температуры, тока);
- заниженный уровень в
маслоотделителе;
- завышенный уровень в С-101;
- завышенное давление нагнетания
компрессора;
- заниженное давление газа на всасе
компрессора;
- заниженное давление масла;
- завышенный осевой сдвиг;
- завышенная загазованность в блоке;
- перегрузка электродвигателя
компрессора;
- пожар в блоке.
где, “LL”-
минимальный аварийный предел значения параметра;
“HH”-
максимальный аварийный предел значения параметра.
При возникновении аварийного сигнала контроллер
отрабатывает аварийный останов:
- Фиксирует время останова и значения
всех параметров;
- Замыкается выход “Выключить” на
время Т1;
- По истечению времени Т1 выход
размыкается, и запускается задержка Т2 - ожидание останова компрессора;
- По окончанию Т2 анализируется состояние
компрессора. Если на дискретном входе присутствует состояние «Включен», то
выдается сообщение «Отказ останова»;
- Компрессор переходит в состояние
«Авария».
Сброс состояния «Авария» осуществляется по
команде оператора с ПК.
3.5.4.4 Управление вентиляторами
Управление вентиляторами осуществляется в
местном, дистанционном и автоматическом режиме:
- В автоматическом режиме управления
контроллер выдаёт команды на включение или отключение вентилятора в зависимости
от загазованности помещения или при наличии сигнала «Пожар»;
- В дистанционном режиме
включение/выключение вентилятора по команде оператора кнопками с экрана ПЭВМ;
- В местном режиме управление
вентилятором выполняется только по месту оператором.
Если вентилятор находится в выключенном состоянии,
то в автоматическом режиме контролируется сигнал высокая загазованность При
возникновении этого сигнала запускается алгоритм включения вентилятора:
- Замыкается дискретный выход
“Включить вентилятор” на время, равное Т1;
- По истечении времени Т1 выход
размыкается, и запускается задержка Т2 - ожидание включения вентилятора;
- По окончанию Т2 анализируется
состояние вентилятора. Если на дискретном входе нет состояния «Вентилятор
включен», то выдается сообщение «Отказ пуска», и вентилятор переходит в состояние
«Авария». Сброс состояния «Авария» осуществляется по команде оператора с ПК.
Если на дискретном входе есть состояния
«Вентилятор включен», то вентилятор переходит в состояние «Включен»
Если вентилятор находится во включенном
состоянии, то в автоматическом режиме контролируются сигналы:
- Пожар;
- Завышенная загазованность.
Алгоритм выключения вентилятора запускается по
этим сигналам:
- Замыкается дискретный выход
“Выключить вентилятор” на время равное Т1;
- По истечении времени Т1 выход
размыкается, и запускается задержка Т2 - ожидание выключения вентилятора;
- По окончанию Т2 осуществляется
проверка состояния вентилятора на выключено. Если на дискретном входе есть
состояния «Вентилятор включен», то выдается сообщение «Отказ останова», и
вентилятор переходит в состояние «Авария».
Если на дискретном входе нет состояния
«Вентилятор включен», то вентилятор переходит в состояние «Выключен».
Сброс состояния «Авария» осуществляется по
команде оператора с ПК.
3.5.4.5 Управление
ТЭНами
Управление тэном осуществляется в местном,
дистанционном и автоматическом режиме:
- В автоматическом режиме управления
контроллер выдаёт команды на включение или отключение тэна в зависимости от
температуры внутри блокбокса или при наличии сигнала «Пожар»;
- В дистанционном режиме
включение/выключение тэна по команде оператора кнопками с экрана ПЭВМ;
- В местном режиме управление тэном
выполняется только по месту оператором.
Если тэн находится в выключенном состоянии, то в
автоматическом режиме контролируется сигнал «температура внутри блок-бокса».
Если значение этого сигнала достигает уровня LL,
то запускается алгоритм включения тэна:
- Замыкается дискретный выход
“Включить тэн” на время, равное Т1;
- По истечении времени Т1 выход
размыкается, и запускается задержка Т2 - ожидание включения вентилятора;
- По окончанию Т2 анализируется
состояние тэна. Если на дискретном входе нет состояния «тэн включен», то
выдается сообщение «Отказ пуска», и тэн переходит в состояние «Авария». Сброс
состояния «Авария» осуществляется по команде оператора с ПК.
Если на дискретном входе есть состояния «Тэн
включен», то тэн переходит в состояние «Включен».
Если тэн находится во включенном состоянии, то в
автоматическом режиме контролируются сигналы:
- Пожар;
- Температура внутри блокбокса.
Алгоритм выключения тэна запускается по
достижении температуры уровня HH
и при пожаре:
- Замыкается дискретный выход
“Выключить тэн” на время равное Т1;
- По истечении времени Т1 выход
размыкается, и запускается задержка Т2 - ожидание выключения тэна;
- По окончанию Т2 осуществляется
проверка состояния тэна на выключено. Если на дискретном входе есть состояния
«Тэн включен», то выдается сообщение «Отказ останова», и тэн переходит в
состояние «Авария».
Если на дискретном входе нет состояния «Тэн
включен», то тэн переходит в состояние «Выключен».
Сброс состояния «Авария» осуществляется по
команде оператора с ПК.
Фрагмент программы представлен в приложении Г.
Блок-схема алгоритма главной программы
управления ВКС приведена в приложении Д.
3.6 Разработка
операторского интерфейса для ПЭВМ
.6.1 Обоснование выбора
ПО разработки АСУ ТП
Основу большинства SCADA-пакетов
составляют несколько программных компонентов (база данных реального времени,
ввода/вывода, предыстории, аварийных ситуаций) и администраторов (доступа,
управления, сообщений).
В таблице 3.10 приведены некоторые из популярных
на западном и российском рынках SCADA-систем,
имеющих поддержку в России [18].
Таблица 3.10 - Популярные SCADA-системы
|
SCADA-система
|
Фирма-изготовитель
|
Страна
|
|
Trace Mode
|
AdAstra
|
Россия,
г. Москва
|
|
Круг-2000
|
НПФ
«Круг»
|
Россия,
г. Пенза
|
|
MasterSCADA
|
НПФ
«ИнСАТ»
|
Россия,
г. Москва
|
|
MIK$Sys
|
МИФИ
|
Россия,
г. Москва
|
|
InTouch
|
Wonderware
|
США
|
|
iFIX
|
Intellution
|
США
|
|
Factory Link
|
United State DATA Co.
|
США
|
|
Genesis
|
Iconics
|
США
|
|
SCADA-система
|
Фирма-изготовитель
|
Страна
|
|
RealFlex
|
BJ Software Inc.
|
США
|
|
RSView
|
Rockwell Software Inc.
|
США
|
|
Metso DNA
|
Metso Automation
|
Финляндия
|
|
Simplicity
|
GE Fanuc Automation
|
США
|
|
Monitor Pro
|
Schneider Electric
|
Франция
|
|
Vijeo Look
|
Schneider Electric
|
Франция
|
|
WinCC
|
Siemens
|
Германия
|
|
Sitex
|
Jade Software
|
Великобритания
|
|
Citect
|
CiTechnologies
|
Австралия
|
Рассмотрим некоторые из систем поподробнее.
3.6.1.1 Описание пакета
RSView32
Производитель пакета RSView - американская фирма
Rockwell Software, являющаяся подразделением компании Rockwell Automation,
одного из мировых лидеров в производстве систем промышленной автоматики и
электроники.использует открытые технологии в рамках платформы Microsoft Windows
такие, как ODBC, OLE и DDE и является открытой платформой для выбора в промышленной
автоматизации. RSView обеспечивает взаимодействие между продуктами серии
Wintelligent и продуктами Microsoft и обладает улучшенной функциональностью по
сравнения с традиционными средствами MMI. Это обеспечивается за счет
объектно-ориентированной анимационной графики, открытой базы данных,
регистрации архивных данных в формате DBF и расширенными возможностями для
трендов, тревог, создания производных тэгов и детектора событий.позволяет
создавать экранные дисплеи в любом графическом разрешении, независимо от того,
в каком разрешении они будут представлены на реальном объекте. RSView обладает
способностью вставлять объекты, записанные в форматах. DXF,. BMP и. WMF, кроме
того, активно используется механизм OLE для работы со связанными объектами.
Технология ODBC (Open Database Connectivity) это
стандарт, разработанный Microsoft, который позволяет базам данных различных
форматов быть доступными для других приложений, работающих в среде Windows. Вся
информация о тэгах RSView и системной конфигурации запоминается в формате
совместимом с ODBC, и доступна для большого количества инструментальных средств
работающих под Windows, таких как, Microsoft Access, Excel и т. д.поддерживает
тревоги для цифровых и аналоговых тэгов, которые можно поделить на восемь
градаций по уровням и восемь категорий опасности.имеет весьма гибкий и развитый
механизм обработки трендов. Тренды могут сниматься непосредственно в реальном
масштабе времени или браться из архивных файлов, предварительно записанных
регистратором данных.поддерживает работу в сетевых средах. Имеется возможность
разделения баз данных. Присутствует поддержка промышленных сетей таких как DH,
DH+, DH485, ControlNet и т. д. RSView имеет уникальную систему драйверов связи.
Она включает в себя динамическую оптимизацию обмена по сети и проверку ошибок
индивидуально по каждому тэгу. Важной особенностью является горячее
резервирование драйверов связи. Все это создает надежную среду для
гарантированного сбора данных.
Система RSView имеет руководство на русском
языке, что существенно упрощает ее первоначальное освоение и последующее
использование.является контроллер ориентированной системой и хоть и содержит
встроенный язык программирования, в ней отсутствует встроенные алгоритмы
управления. Данная система пользуется алгоритмами, которые имеются в
контроллере. Эта система используется данные, считываемые из контроллера, и
может изменять данные, хранящиеся в нем.
Для создания системы управления необходим
дополнительный пакет RSLinx, который обеспечивает связь с контроллерами, а так
же с другими приложениями среды Windows. И пакет PanelBuilder для
программирования графического терминала [19].
3.6.1.2 Описание пакета
In Touch 6
Производитель пакета In
Touch 6 - американская
фирма Wonderware.
InTouch - одна из популярных SCADA-систем. Одной из многих причин широкой
популярности InTouch является удачная реализация HMI и его эффективность в
отношении функциональность/цена. Этот интерфейс позволяет контролировать все
объекты и системы и управлять ими, используя графические объекты. Он включает
отображение параметров для управления сигналами, текущих и исторических
трендов, а также отображение и регистрацию аварийных сигналов.использует
объектно-ориентированную графику. Объекты и группы объектов возможно двигать,
изменять их размеры и анимировать быстрее, чем графические картинки. Мощный
объектно-ориентированный инструмент дает возможность для создания,
выравнивания, вращения, инвертирования, копирования, стирания, и др. Этим
инструментом можно пользоваться, используя панель управления или меню. InTouch
поддерживает любую графику, и позволяет иметь неограниченное количество
объектов в окне.
Приложения InTouch достаточно гибкие, чтобы
удовлетворить как текущие, так и будущие потребности без необходимости в
дополнительных инвестициях и усилиях. Доступ к универсальным приложениям
InTouch обеспечивается с различных мобильных устройств, маломощных сетевых
клиентов, компьютерных узлов и через Интернет. Кроме того, открытый и
расширяемый интерфейс InTouch предлагает широкие возможности взаимодействия с множеством
устройств промышленной автоматизации.
Анимационные связи могут быть заданы таким
образом, чтобы поддержать изменения размера, цвета, движения. Анимационные
связи поддерживают работу с дискретными, аналоговыми и строковыми переменными;
горизонтальными и вертикальными движками; дискретными и аналоговыми кнопками;
кнопками показа и стирания окон. Они связаны с линиями и цветом текста, с
вертикальными и горизонтальными размерами, вертикальным и горизонтальным
местоположением, вертикальным и горизонтальным заполнением, вращением и
мерцанием.использует стандартный интерфейс Windows GUI, т.о. очень просто
переходить от одной InTouch версии к другой, или от InTouch к другим
программам, работающим в Windows.включает библиотеку Wizard - работа с ранее
созданными комплексными объектами, которые пользователь может свободно
модифицировать и копировать. Часто используемые объекты могут быть добавлены в
панель инструментов для возможности более простого использования.
Используя NetDDE от фирмы Wonderware, поставляемый
с InTouch, пользователь выигрывает от возможности связи по DDE между задачами
на разных компьютерах через сеть. Поддерживается связь между Windows, VMS и
UNIX через протоколы NetBIOS, ТСР/IР и DecNЕТ, а также через последовательный
канал. NetDDE позволяет рабочей станции быть виртуальными воротами между
различными сетевыми протоколами [20].
3.6.1.3 Описание пакета
Genesis32 6.0
Разработчик пакета Genesis32
6.0 американская фирма Iconics. Комплекс 32-разрядных приложений для Windows
95, Windows 98 и Windows NT, построенных в соответствии со спецификацией ОРС,
который предназначен для создания программного обеспечения сбора данных и
оперативного диспетчерского управления верхнего уровня систем промышленной
автоматизации. Все программные компоненты реализованы на базе многопоточной
модели и поддерживают технологию ActiveX. ( В состав данного пакета входят
следующие клиентские приложения, соответствующие спецификации ОРС: GraphWorX32,
TrendWorX32, AlarmWorX32, ScriptWorX32) [21].
3.6.1.4 Описание пакета
Metso DNA (MD)
Использование открытых технологий в
распределенных системах превращает их в динамические сети приложений, при этом
решаются самые разнообразные задачи за счет имеющихся ресурсов.
Система MD
представляет собой динамическую сеть приложений которая объединяет в себе всю
деятельность по автоматизацию и информационному обеспечению (от цеха до офиса).
В такой сети тесно взаимодействуют приложения, которые основаны на разных
аппаратных и программных решений, это позволяет проводить гибкую политику в
выборе информационных ресурсов.
MD
обеспечивает архивацию и хранение данных, которые имеют отношения к
технологическому процессу:
- Средства записи архивных данных о
текущем состоянии и об аварийных ситуациях;
- В тесном взаимодействии работают
служебные и программные приложения для анализа и обработки информации для
пользователя.
Новая база данных для организации информационных
ресурсов технологического процесса: Имеется переход от традиционных концепций
управления информационными ресурсами на новый уровень управления (управление
«знанием»). В сети MD
знание работают с любыми документами.
Интерфейс оператора. Имеются динамические
команды, которые позволяют управлять сложным технологическим процессом.
Мгновенный доступ по всем узлам процесса. Гибкое использование информации.
Интеграция опыта разработчика и особенности поведения оператора в нештатных
ситуациях.
Открытая архитектура сети. Изменяется
традиционная концепция. Использование различных языков. Осуществление
стандартов. Открытость полевого оборудования, PROFIBUS
и т.д.
Продуктивность инженеринга и технического
обслуживания. MD позволяет
повысить эти функции. Такая функция осуществляет управление всей документацией,
необходимой для разработки и запуска, и дальнейшего технического обслуживания.
Обновление документов ч/з сеть.
Встроенные системы автоматизации. MD
приветствует компоненты автоматизации других фирм (интеллектуальные клапаны,
системы I/O,
система диагностики, беспроводные датчики температуры).
Полный контроль периодических процессов. DNAbatch
- создает архивы и отчеты о процессе.
Гибкость системы MD.
Она является масштабируемой (от маленьких процессов до больших, типа ГРЭС).
Обозначается SoftDSC-
гибкая система управления.
Интерфейсы связи MetsoDNA
- программный интерфейс внешний, широкий выбор протоколов связи (универсальные
протоколы) широкий выбор модулей с интерфейсом ProfiBUS,
ORS, протокол с
изменяемой конфигурацией CNP
и ENP реализация связи с
компьютерами, - программно-логические интерфейсы:
- протоколы ModBUS;
- Allen
Bradley;
- Siemens;
- протоколы последней передачи данных;
Интерфейсы с полевым оборудованием.
Функции полевого контроля: международный
стандарт используется для устр-ва I/O
IEC-61131-3.
Интерфейсы Foundation
FieldBUS - цифровая
2-хсторонняя многоточечная система связи используемая для обмена данными между
полевыми приборами и диспетчерской [22].
3.6.1.5 выбор SCADA-
пакета
На основе проведённого анализа, можно сказать,
что система RSView32 является современным мощным средством для создания
операторского интерфейса и в полной мере подходит для решения поставленной
задачи. Также RSView32 была выбрана в качестве базовой системой, т.к.
специально создана для работы с контроллерами фирмы Allen
Bradley. Это обеспечит
максимальную совместимость с оборудованием.
3.6.2 Описание интерфейса
оператора
Для исключения несанкционированного доступа к
функциям системы, пользователи АСУ ТП имеют регламентированные права к
получению информации о состоянии технологического процесса и к управлению
технологическим оборудованием, а также вводу информации и изменению
конфигурации системы.
Предусмотрены следующие уровни доступа:
- DEFAULT
- незарегистрированный пользователь;
- OPERATOR - оператор;
- MASTER
- уровень инженеров КИП;
Для уровня «Незарегистрированный пользователь»
информация доступна только для просмотра.
Уровень «Оператор» имеет доступ для просмотра
всей технологической информации, а также управление исполнительными
механизмами.
Для уровня «Мастер», доступно все вышесказанное,
и, дополнительно, обеспечивается доступ к модификации порогов, уставок,
коэффициентов и других конфигурационных параметров.
При запуске системы, интерфейс оператора
загружается с уровнем доступа «незарегистрированный пользователь». Для
изменения уровня доступа нужно зарегистрироваться под соответствующим именем
пользователя.
3.6.2.1 Главный экран
При запуске системы появляется главный экран. На
нем располагается основная мнемосхема.
Интерфейса содержит:
- строка кнопочного меню системы;
- рабочая область экрана (мнемосхема);
- поле, отображающее текущую дату и время;
- строка аварий и предупреждений;
- кнопка подтверждения текущей аварии;
- индикатор связи системы с контроллером.
Навигация по системе осуществляется с помощью
строки кнопочного меню. Она позволяет быстро перейти с одного экрана на другой.
В строке аварий и предупреждений отображаются
текущие аварии и предупредительные сигналы. При появлении аварии или
предупреждении цвет фона стока меняет цвет с серого на красный. Аварии
сопровождаются звуковой сиреной, воспроизводимой колонками ПЭВМ. При
подтверждении аварии фон меняется на зеленый. Полный перечень аварийных
сигналов, присутствующих в настоящий момент можно просмотреть, открыв окно
«Текущие события» в меню «Предыстория».
Индикатор связи системы с контроллером
показывает, есть ли между ними связь. Если связь есть то индикатор зеленый,
если нет то красный.
Значение цветовых обозначений:
Уровень в сепараторах и емкостях определяется
цветом и высотой заполнения столба внутри него:
- зеленый - норма;
- желтый - высокий (низкий);
- красный - завышенный (заниженный).
Задвижки выделяются одним из следующих цветов:
- Зеленый - задвижка открыта;
- Красный - аварийная ситуация.
Насосные агрегаты и маслонасосы выделяются
следующими цветами:
- Серый - насосный агрегат отключен;
- Зеленый - насосный агрегат включен;
- Красный - аварийная ситуация.
Вентиляторы и ТЭН выделяются следующими цветами:
- Серый - вентилятор отключен;
- Зеленый - вентилятор включен.
На мнемосхеме вентиляторы и ТЭН во время работы
вращаются.
На мнемосхеме показаны текущие основные
аналоговые параметры в точках замеров. Показания аналоговых датчиков находятся
на белом фоне, если физическая величина находится установленных для нее
пределах. При выходе величины за пределы измерения фон показания становится
желтым, что сигнализирует о предаварийной ситуации, если фон стал красным, то
значит, произошла аварийная ситуация. При отказе датчика на экране остается
последняя величина параметра перед отказом, и позиция выделяется красным фоном.
При появлении аварий и предупреждений,
заведенных на контроллер, на мнемосхеме появляется табличка с названием позиции
сигнала в соответствующем месте мнемосхемы.
При нажатии на каждый объект открывается окно
управления. Объекты, которыми можно управлять:
- Задвижками;
- Маслонасосом;
- Компрессорами;
- Регулирующим клапаном;
- Вентиляторами;
- ТЭНом.
При возникновении аварийной ситуации в
управлении маслонасосом, компрессором, вентилятором и ТЭНом (аварийный останов,
отказ пуска/останова и т.д.), изображение агрегата окрашивается в красный цвет.
В этом случае необходимо перейти на окно управления данного устройства и
проанализировать причину возникновения аварии.
3.6.2.2 Экраны
управления задвижками
Окно состоит из 5 блоков:
- физическое состояние;
- управление;
- режим управления;
- аварийные сигналы;
- логическое состояние.
Физическое состояние - отображает текущее
состояние задвижки: «открыта», «закрыта», «авария». Состояние «авария»
устанавливается при отказе датчиков положения. «Отказ датчиков положения»
устанавливается, если на входах контроллера присутствуют одновременно сигналы
«Задвижка закрыта» и «Задвижка открыта» или если на входах контроллера не
присутствует ни сигнала «Задвижка закрыта», ни сигнала «Задвижка открыта».
Управление - кнопки «Открыть» и «Закрыть» служат
для дистанционного управления задвижкой и работают при автоматическом режиме.
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «местный», «автоматический» и «дистанционный». Его
можно изменить, нажав соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс».
Логическое состояние - отображает текущее
состояние алгоритма: «задвижка открыта», «задвижка закрыта», «открытие
задвижки», «закрытие задвижки», «авария». Состояние «авария» устанавливается
при отказе открытия, закрытия задвижки.
3.6.2.3 Экраны управления
маслонасосами
Окно состоит из 5 блоков:
- физическое состояние;
- управление;
- режим управления;
- аварийные сигналы;
- логическое состояние.
Физическое состояние - отображает текущее
состояние маслонасоса: «включен», «отключен».
Управление - кнопки «включить» и «отключить»
служат для дистанционного управления маслонасосом и работают при автоматическом
режиме, но блокируются при «местном» режиме. Также здесь отображается
«вмешательство оператора». Оно говорит о том, что оператор производил управление
с помощью кнопок в «автоматическом» режиме.
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «местный», «автоматический», и «дистанционный». Его
можно изменить, нажав соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс».
Логическое состояние - отображает текущее
состояние алгоритма: «включен», «отключен», «включается», «отключается»,
«авария». Состояние «авария» устанавливается при отказе открытия, закрытия
задвижки.
3.6.2.4 Экраны
управления компрессорами
Окно состоит из 6 блоков:
- физическое состояние;
- управление;
- режим управления;
- аварийные сигналы;
- логическое состояние;
- параметры аварийного останова.
Физическое состояние - отображает текущее
состояние компрессора: «включен», «отключен». При аварийном останове появляется
надпись «Авария» красного цвета.
Управление - кнопки «Пуск» и «Стоп» служат для
дистанционного управления компрессором и работают при дистанционном режиме.
Также здесь отображается «готовность компрессора к пуску» и «вмешательство
оператора».
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «местный», «дистанционный» и «автоматический». Его
можно изменить, нажав соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс».
Логическое состояние - отображает текущее
состояние алгоритма: «включен», «отключен», «включение», «отключение»,
«авария». Состояние «авария» устанавливается при отказе пуска, останова
компрессора.
Параметры аварийного останова - отображает
сигналы по которым производится проверка на готовность к пуску и аварийный
останов компрессора. Для изменения параметров аварийного останова необходимо
зарегистрироваться под пользователем MASTER.
Для подтверждения параметра необходимо нажать кнопку рядом с названием
параметра. Зеленый цвет кнопки сигнализирует о том, что параметр подтвержден.
Если кнопка серого цвета, то это означает, что параметр не подтвержден, и что
аварийный останов по этому сигналу отрабатываться не будет. Красный цвет
надписи сообщает, что в данный момент сигнал присутствует.
При нажатии на кнопку «Причина останова»
открывается окно причины аварийного останова компрессора, содержащее информацию
о дате и времени последнего аварийного останова компрессора, с указанием
причины останова и показаниями аналоговых датчиков на момент останова.
3.6.2.5 Экраны управления
вентиляторами
Окно состоит из 5 блоков:
- физическое состояние;
- управление;
- режим управления;
- аварийные сигналы;
- логическое состояние.
Физическое состояние - отображает текущее
состояние вентилятора: «включен», «отключен», «авария».
Управление - кнопки «Пуск» и «Стоп» служат для
дистанционного управления вентилятором и работают при дистанционном режиме.
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «местный», «дистанционный», «автоматический». Его
можно изменить, нажав соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс».
Логическое состояние - отображает текущее
состояние алгоритма: «включен», «отключен», «включение», «отключение»,
«авария». Состояние «авария» устанавливается при отказе пуска, останова
вентилятора.
3.6.2.6 Экраны
управления ТЭНами
Окно состоит из 5 блоков:
- физическое состояние;
- управление;
- режим управления;
- аварийные сигналы;
- логическое состояние.
Физическое состояние - отображает текущее
состояние ТЭНа: «включен», «отключен», «авария».
Управление - кнопки «Пуск» и «Стоп» служат для
дистанционного управления ТЭНом и работают при дистанционном режиме.
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «местный», «дистанционный», «автоматический». Его
можно изменить, нажав соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс».
Логическое состояние - отображает текущее
состояние алгоритма: «включен», «отключен», «включение», «отключение»,
«авария». Состояние «авария» устанавливается при отказе пуска, останова ТЭНа.
3.6.2.7 Экран
управления регулирующим клапаном
На экране показана лицевая панель регулятора с
величинами переменной процесса PV,
уставки SP и выходного
воздействия CV в
процентах. Величину уставки можно задать числом в поле ввода. Фон цифры
изменится на синий, с помощью клавиатуры можно ввести новое значение. Нажатием
клавиши «Enter» значение
занесется в контроллер.
Режим управления - отображает текущий режим
управления оборудованием: «дистанционный» и «автоматический». Его можно
изменить, нажав соответствующую кнопку. В дистанционном режиме можно
непосредственно задавать величину выходного воздействия на клапан в процентах.
Величину выходного воздействия можно задать числом в поле ввода. Фон цифры
изменится на синий, с помощью клавиатуры вводится новое значение, нажатием «Enter»
значение занесется в контроллер. Для смены режима управления необходимо нажать
соответствующую кнопку.
Аварийные сигналы - отображает аварийные
сигналы. Кнопка «Сброс» сбрасывает все аварийные сигналы и инициализирует
алгоритм управления. Работает во всех режимах управления. Если оборудование
находится в состоянии «авария», то после устранения причин аварии, необходимо
нажать кнопку «Сброс». Аварийные сигналы: «отказ открытия» «отказ закрытия»
«стоп регулирования».
Чтобы изменить параметры регулятора необходимо
войти под пользователем, имеющим право изменять коэффициенты. Коэффициенты
станут доступными для изменения. С помощью мыши выделяется значение нужного
коэффициента, фон цифры изменится на синий, с клавиатуры вводится новое значение,
нажатием «Enter» значение
занесется в контроллер. Затем необходимо щелкнуть мышью в любом другом месте
экрана.
3.6.2.8 Экраны
«Предыстории»
При нажатии на кнопку «Предыстория» в основном
меню, появляется подменю, из которого можно выбрать «Текущие события» и
«Прошедшие события».
В окне «Текущие события» отображены все
аварийные сигналы, которые присутствуют на данный момент.
Кнопка «Прошедшие события» вызывает список всех
событий.
Эти данные хранятся в базе данных и их можно
просмотреть за любой день. При вызове предыстории данные загружаются за текущие
сутки с 0 часов до текущего времени, дата и время начала и конца периода
представлены в левом верхнем углу окна.
3.6.2.9 Экраны трендов
При выборе пункта меню «Тренды» выходит подменю
трендов.
Из этого подменю можно вызвать графики изменения
аналоговых величин ВКС, разбитые на условные группы.
При выборе любого пункта подменю выводится экран
трендов с параметрами соответствующей группы.
3.6.2.10 Экран «все
параметры»
При выборе пункта меню «Параметры» появляется
подменю аналоговых величин.
При выборе пункта подменю «параметры ОХ» на
экран выводится таблица аналоговых параметров. Также можно просмотреть
аналоговые параметры по компрессорным линиям К1 и К2.
Здесь показаны аналоговые параметры в точках
замеров. В крайнем правом столбце таблицы выводится состояние датчика. Если
датчик в норме, то выводится надпись «РАБОТА», если датчик уходит в отказ, то
выводится надпись «ОТКАЗ».
3.6.2.11 Экран
регистрации
В данном пункте меню пользователь может
зарегистрироваться в системе.
Сразу после загрузки программы в системе
регистрируется пользователь с именем «DEFAULT»,
который не имеет доступа к функциям управления и изменения конфигурации.
Для доступа к информации предусматривается
несколько уровней доступа, определяемых паролями:
- незарегистрированный пользователь (DEFAULT);
- оператор
(OPERATOR);
- мастер
(MASTER);
Для уровня «Незарегистрированный пользователь»
информация доступна только для просмотра.
Для уровня «Оператор» доступна для просмотра вся
технологическая информация и управление исполнительными механизмами
Для уровня «Мастер», кроме того, обеспечивается
доступ к модификации порогов, уставок, коэффициентов и других конфигурационных
параметров.
3.6.2.12 Экран выхода
из системы
Для выхода из программы из главного меню
выберите пункт «Выход», затем два раза подтвердите свое намерение путем нажатия
кнопок «Да» в всплывающих окнах. ВНИМАНИЕ: После выхода из программы
регистрация всех аварийных, предупредительных сигналов и трендов прекращается!
4. Расчетная часть
.1 Расчет системы
автоматического регулирования
.1.1 Определение
передаточной функции объекта
Применение цифровых контроллеров для цепей
управления вносит свою специфику в исследование систем управления,
обусловленную тем, что вычислительные устройства таких контроллеров являются
дискретными системами, оперирующими с дискретными сигналами, то есть сигналами
принимающими определенные значения только в дискретные, обычно равноотстоящие
моменты времени через интервал времени Т, который обычно называют интервалом
квантования.
В проекте системой регулирования является
система регулирования давления во входном трубопроводе сепаратора вакуумной
компрессорной станции. На практике обычно используют графический метод
идентификации с помощью переходной характеристики, полученной экспериментальным
путем. В качестве исходных данных используется график изменения положения
регулирующего органа (рисунок 4.1.) и график кривой отклика объекта (рисунок
4.2.).
Рисунок. 4.1 График входного ступенчатого
воздействия
Рисунок. 4.2 График кривой отклика объекта
По характеру кривой отклика регулируемый объект
относится к объектам с самовыравниванием (статический объект). При практических
расчетах наиболее часто передаточную функцию такого объекта представляют
апериодическим звеном с запаздыванием [23]:
(4.1)
Параметры Коб, Тоб и t
определяются с помощью графика переходного процесса. Для этого проведем
касательную к графику переходной характеристики. Постоянная времени Т равна
отрезку времени, при пересечении касательной установившегося значения и оси
времени. Из графика можно сделать вывод, что Тоб = 3,5 с.
Найдем коэффициент усиления, используя формулу
(4.2):
(4.2)
где Dуст - изменение
выходной величины;
m - изменение положения регулирующего органа.
Dуст определяется по формуле (4.3):
(4.3)
m определяется по формуле (4.4):
(4.4)
Тогда безразмерный коэффициент преобразования
будет равен
Из рисунка 4.2 видно, что запаздывание (τ)
в системе равно 1,5с .
Полная передаточная функция в размерном виде
запишется:
(4.5)
4.1.2 Структурная схема
замкнутой системы автоматического регулирования
Цифровые системы автоматического управления
(ЦСАУ) с управляющей микро-ЭВМ представляют собой дискретную систему и
характеризуются наличием квантования управляющих сигналов по времени и уровню.
Квантование по времени делает ЦСАУ импульсной, а по уровню - нелинейной.
Квантование сигналов управления по уровню в ЦСАУ выполняет АЦП. Квантование по
времени обусловлено ограниченным быстродействием ЭВМ. Квантованием по уровню в
ЦСАУ пренебрегают, поскольку в каналах управления в большинстве случаев
используются многоразрядные АЦП. Структурная схема такой ЦСАУ представлена на
рисунке 4.3(а). В ней как задающее воздействие G(S),
так и регулируемая величина Y(S)
являются непрерывными функциями, что возможно в том случае, если в системе
используются аналоговые датчики. В такой ЦСАУ непрерывный сигнал ошибки E(S)
поступает на входной преобразователь АЦП. Съем информации производится в
дискретные моменты времени. После цифровой обработки в соответствии с требуемым
управляющим алгоритмом управляющее воздействие поступает на выходной
преобразователь ЦАП. Выходной преобразователь ЦАП в ЦСАУ одновременно является
экстраполятором нулевого порядка, сигнал на его выходе постоянный в течении
периода дискретности Т [23].
С учетом вышеизложенного структурная схема, по
которой будет осуществляться расчет переходного процесса, может быть
преобразована к виду, представленному на рисунке 4.3б.
а
б
Рисунок. 4.3 Структурные схемы ЦСАУ
Передаточные функции отдельных частей системы
могут быть представлены следующим образом. Передаточная функция регулятора D(Z)
будет определяться формулой (4.6):
(4.6)
где Кп - коэффициент пропорциональности;
Ти - постоянная интегрирования.
Приведенная часть системы состоит из двух
элементов: фиксатор нулевого порядка H0(S)
и непрерывная часть системы Wоб(S).
(4.7)
(4.8)
.1.3 Расчет оптимальных
параметров настройки дискретного регулятора
Расчет оптимальных настроек цифровых
регуляторов, работающих в режиме получения достаточной информации об изменении
регулируемых величин, может осуществляться методами расчета непрерывных и
дискретных регуляторов. Для расчета будем использовать аналитический метод
расчета непрерывного регулятора для непрерывного объекта с помощью расширенных
КЧХ. В данном методе получают комплексную частотную характеристику W(m,
jw) из передаточных
функций заменой S на (jw
- mw). m
- степень колебательности системы.
Для начала расчета зададимся степенью
колебательности m = 0,2.
Запишем передаточную функцию объекта:
(4.9)
Запишем передаточную функцию ПИ - регулятора:
(4.10)
где, С0=Кп/Ти, С1=Кп - параметры настройки ПИ -
регулятора.
Исходным для расчета границы области заданной
степени колебательности является соотношение:
Wн(m,
jw) · Wp(m, jw) = -1 (4.11)
Тогда можно записать систему двух уравнений
(4.12)
(4.13)
(4.14)
(4.15)
(4.16)
(4.17)
Решаем эту систему относительно С0 и С1. В
результате получаем систему зависимости С0 (w)
и С1 (w), в которой
задавая различные значения частоты w от 0 до значения, при котором С0
становится отрицательной величиной или до значения частоты среза, можно
построить искомую границу заданной степени колебательности m.
Расчёт был произведён в математическом редакторе MathCad.
В таблице 4.1 приведены искомые параметры настройки регулятора.
Таблица 4.1 - Параметры настройки регулятора
|
w
|
С0
|
С1
|
w
|
С0
|
С1
|
|
0
|
0
|
-0.673
|
0,5
|
0.507
|
0.615
|
|
0,05
|
0.009
|
-0.597
|
0,55
|
0.563
|
0.769
|
|
w
|
С0
|
С1
|
w
|
С0
|
С1
|
|
0,1
|
0.033
|
-0.503
|
0,6
|
0.602
|
0.92
|
|
0,15
|
0.071
|
-0.394
|
0,65
|
0.630
|
1.065
|
|
0,2
|
0.122
|
-0.273
|
0,7
|
0.645
|
1.202
|
|
0,25
|
0.181
|
-0.14
|
0,75
|
0.654
|
1.33
|
|
0,3
|
0.247
|
0.002
|
0,8
|
0.640
|
1.448
|
|
0,35
|
0.317
|
0.15
|
0,85
|
0.596
|
1.553
|
|
0,4
|
0.388
|
0.304
|
0,9
|
0.520
|
1.645
|
|
0,45
|
0.446
|
0.459
|
|
|
|
Для определения оптимальных параметров настройки
регулятора построим график зависимости С0 от С1 (Рисунок. 4.4).
Рисунок.4.4 График зависимости С0 от С1
Опустим перпендикуляр на ось абсцисс из точки
соответствующей максимальному значению С0. Точка пересечения перпендикуляра и
оси абсцисс даст нам оптимальное значение коэффициента пропорциональности
Кп.опт = 1,33. Поделив Кп.опт на максимальное значение С0 получим оптимальное
значение постоянной интегрирования Ти.опт = 2,03.
4.1.4 Построение
переходного процесса замкнутой CAP
Любая промышленная САР должна обеспечивать
определенные качественные показатели процесса регулирования. Качество процесса
регулирования обычно оценивают по переходной характеристике hf(t)
по отношению к единичному ступенчатому воздействию. Основными показателями
качества являются: время регулирования, перерегулирование, колебательность.
Временем регулирования tр
(время переходного процесса) в практических расчетах считают время, по
истечении которого, начиная с момента приложения воздействия на систему,
отношение значения регулируемой величины Dhf(t)
от ее установившегося значения hf0
не превышает заданную точность регулирования εf0.
Таким образом, время регулирования определяет длительность (быстродействие)
переходного процесса.
Перерегулированием sf
называется максимальное отклонение ∆hfmax
регулируемой величины от установившегося значения hf0,
выраженное в процентах по отношению к hf0.
Перерегулирование должно составлять не более 8% (по условию задания).
Колебательность системы характеризуется числом
колебаний регулируемой величины за время регулирования tp.
Если за это время переходный процесс в системе совершает число колебаний меньше
заданного по условиям технологии, то считается, что система имеет требуемое
качество регулирования в части ее колебательности.
Показатели качества регулирования определяются
непосредственно по кривой переходного процесса.
Для расчета воспользуемся Z
- преобразованием. Расчет будем проводить без учета запаздывания системы,
которое учтем после. Период квантования выберем равным Т = 0,5 с.
Передаточная функция разомкнутой системы будет
иметь вид:
(4.18)
Подставив данные и воспользовавшись Z
- преобразованием получим:
(4.19)
(4.20)
(4.21)
Определим передаточную функцию замкнутой
системы:
(4.22)
Найдем корни характеристического уравнения
замкнутой системы:
+W(Z)=0 (4.23)
Z1 = 0,51 + 0,05j;
Z2 = 0,51 - 0,05j.
Можно сделать вывод, что система устойчива в
замкнутом состоянии.
Для нахождения выходной функции Y(Z)
воспользуемся формулой (4.24):
(4.24)
После упрощения Y(Z)
получим y[nT]
путем деления числителя на знаменатель. Коэффициенты полинома и будут
определять значения переходного процесса в моменты времени nT.
Расчет был проведён в математическом редакторе MathCad.
В результате расчета получаем данные для
построения переходного процесса, представленные в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Данные для построения переходного
процесса
|
nT
|
y[nT]
|
nT
|
y[nT]
|
|
0
|
0
|
17
|
1.029
|
|
1
|
0
|
18
|
1.024
|
|
2
|
0
|
19
|
1.019
|
|
3
|
0.328
|
20
|
1.014
|
|
4
|
0.569
|
21
|
1.011
|
|
5
|
0.743
|
22
|
1.008
|
|
6
|
0.864
|
23
|
1.006
|
|
7
|
0.947
|
24
|
1.004
|
|
8
|
1.000
|
25
|
1.003
|
|
9
|
1.032
|
26
|
1.002
|
|
10
|
1.049
|
27
|
1.001
|
|
11
|
1.057
|
28
|
1.001
|
|
12
|
1.057
|
29
|
1.000
|
|
13
|
1.054
|
30
|
1.000
|
|
14
|
1.049
|
31
|
1.000
|
|
15
|
1.042
|
32
|
1.000
|
|
16
|
1.036
|
|
|
По полученным данным построим график переходного
процесса, представленный на рисунке 4.4.
Рисунок.4.4 График переходного процесса
Оценим качество переходного процесса.
Длительность переходного процесса определяется
по формуле (4.25):
tp = 14·0,5 с
= 7 с. (4.25)
Перерегулирование:
d
=
(4.26)
4.2 Расчёт показателей
надёжности
Надёжность - свойство объекта сохранять во
времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих
способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях
применения, технического обслуживания и транспортирования.
Расчет надежности аппаратных средств
производится при прогнозировании на стадиях технического и эскизного
проектирования, а также при техническом обслуживании агрегата.
Основными нормируемыми показателями надёжности
являются:
- вероятность безотказной работы P(t);
- среднее время отказа системы Тс;
- интенсивность отказов λ;
- средняя наработка на отказ Tср.
Вероятностью безотказной работы P(t) называется
вероятность того, что при определённых условиях эксплуатации в заданном
интервале времени или в пределах заданной наработки t не произойдёт ни одного
отказа. Вычисляется эта величина по следующей формуле:
(4.27)
Среднее время отказа системы определяется по
формуле:
(4.26)
где, 
- интенсивность отказов системы,
состоящей из нескольких элементов, которые находятся в основном соединении.
(4.27)
Наработка на отказ - среднее время между
соседними отказами. Определяется по статическим данным для одного устройства по
формуле:
(4.28)
где, n
- число отказов устройства за время наблюдения;
ti - время
исправной работы устройства между (i-1)
и i отказами [24].
Рассмотрим цепочку реализующую измерение расхода
газа в сепараторе и рассчитаем для неё необходимые показатели надёжности. В
составе цепочки четыре элемента (рисунок 4.5).
Рисунок 4.5 - Структурная схема системы
измерения расхода
В таблице 4.3 приведены значения средней
наработки на отказ и интенсивности системы.
Таблица 4.3 - Качественные показатели элементов
системы
|
Наименование
элемента
|
Среднее
время безотказной работы (mt), час
|
Интенсивность
отказов, 1/ч
|
|
Датчик
расхода Метран 331
|
50000
|
1,4·10-5
|
|
Входной
модуль 1756-IF16
|
400000
|
0,15·10-5
|
|
Центральный
процессор 1756-L1
|
400000
|
0,05·10-5
|
|
ЭВМ
|
100000
|
1,4·10-5
|
Данные из таблицы 4.3 подставим в формулу (4.27)
определим интенсивность отказов рассматриваемой цепочки:
1/ч.
Учитывая интенсивность отказов, определим, по
формуле (4.26), среднее время безотказной работ:
часа.
Вероятность безотказной работы цепочки измерения
давления в сепараторе изменяется по следуюзему закону:
(4.29)
Определим вероятность безотказной работы за
период времени равны 5 годам:
0,256
4.3 Расчёт потребляемой
мощности
Рассчитаем мощность, потребляемую всей
аппаратурой системы.
Потребляемая мощность всей системы вычисляется
по формуле:
(3.27)
где, Pi
- мощность, потребляемая i-ым
элементом системы;
n - число элементов
всей системы.
Система состоит из контроллера с подключёнными к
нему модулями ввода-вывода. Потребляемая мощность этой системы составляет:
Потребляемая мощность рабочей станции составляет
450 Вт.
Тогда потребляемая мощность всей системы будет
равна:
Вт
5. Оценка экономической
эффективности проекта
.1 Характеристика
объекта исследования
Целью работы является проектирование системы
автоматического управления вакуумной компрессорной станции на базе
программируемого контроллера ControlLogix
фирмы Allen-Bradley, современных датчиков отечественного и зарубежного
производства, имеющих унифицированные выходные сигналы и программного
обеспечения фирмы Rockwell Software.
Разрабатываемая система повлияет на:
- повышение надёжности системы;
- повышение культуры труда и качества
работы персонала;
- уменьшение количества аварийных
остановок станции;
- сокращение численности
обслуживающего персонала;
- увеличение точности и оперативности
получения информации.
Все расчеты ведутся по методическому указанию к
оценке экономической эффективности технических систем [25].
5.2 Расчет
единовременных затрат
В общем случае единовременные затраты на
создание системы определяются по формуле:
К = Краз + Кпрог + Кизг (5.1)
где, Краз - затраты на проектирование
(разработку) системы, тыс.р.;
Кпрог - затраты на программирование, тыс.р.;
Кизг - затраты на изготовление, тыс.р.
Перечень исходных данных предприятия
разработчика для расчета единовременных затрат представлен в таблице 5.1
Таблица 5.1 - Данные для расчета единовременных
затрат предприятия разработчика
|
Показатель
|
Значение
|
|
Заработная
плата разработчика, р.
|
25000
|
|
Коэффициент
доплат к заработной плате, доли ед.
|
0,5
|
|
Районный
коэффициент, доли ед.
|
0,7
|
|
Коэффициент
отчисления в социальные фонды, доли ед.
|
0,385
|
|
Время
разработки системы, месяцы
|
3
|
|
Время
использования компьютерной техники для разработки программы, час
|
510
|
|
Коэффициент
накладных расходов, доли ед.
|
0,2
|
|
Годовой
фонд работы компьютерной техники, час
|
2500
|
|
Годовой
фонд оплаты труда персонала обслуживающего компьютерной техники, р.
|
120000
|
|
Норма
амортизационных отчислений компьютерной техники, доли ед.
|
0,2
|
|
Норма
амортизационных отчислений здания, доли ед.
|
0,02
|
|
Площадь
занимаемая компьютерной техникой, м2
|
5
|
|
Стоимость
одного м2 здания, р.
|
2000
|
|
Стоимость
компьютерной техники, р.
|
25000
|
|
Коэффициент
накладных расходов на эксплуатацию компьютерной техники, доли ед.
|
0,02
|
|
Потребляемая
мощность ЭВМ, кВт
|
0,25
|
|
Стоимость
кВт/часа, р.
|
0,75
|
|
Коэффициент
затрат на ремонт компьютерной техники (от стоимости), доли ед.
|
0,15
|
|
Затраты
на материалы для эксплуатации компьютерной техники, р.
|
500
|
|
Коэффициент
затрат на содержание компьютерной техники, доли ед.
|
0,1
|
|
Коэффициент
интенсивного использования компьютерной техники во время разработки проекта,
доли ед
|
0,7
|
5.3 Расчет затрат на
разработку системы
Затраты на разработку можно представить в виде:
Краз = Зо × Траз ×
(1+Кд) ×
(1+Кр) ×
(1+Ксн) ×
(1+Кн.раз) (5.2)
где, Зо - месячный оклад разработчика, р.;
Траз - трудоемкость разработки проекта и
проектной документации, ч×мес.;
Кд, Кр - соответственно коэффициенты доплат к
заработной плате и районный, доли ед. ;
Ксн - коэффициент отчислений на социальные
нужды, доли ед. ;
Кнраз - коэффициент накладных расходов, доли ед.
Перечень элементов трудоемкости разработки
представлен в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Данные для расчета трудоемкости разработки
|
Стадии
разработки
|
Трудоемкость,
чел.месяц
|
|
Изучение
патентов
|
0,5
|
|
Изучение
литературных источников
|
0,5
|
|
Разработка
технического задания
|
0,2
|
|
Разработка
эскизного проекта
|
0,2
|
|
Разработка
технического проекта
|
0,7
|
|
Разработка
рабочего проекта
|
1,5
|
|
Внедрение
проекта
|
0,4
|
|
Итого:
|
4
|
Подставив данные из таблицы 5.1 исходных данных
в формулу (5.2) получаем Краз.
Краз = 25000 × 4×
(1+0,5) ×
(1+0,7) ×
(1+0,385) × (1+0,02)=360 238,5 р.
5.4 Расчет затрат на
разработку программного обеспечения
Затраты на разработку программного обеспечения
можно представить в виде:
Кпрог=Зо × Тпрог ×(1+Кд)×(1+Кр)×(1+Ксн)×(1+Кн.прог)
+Смч ×
Тпрог ×
Кч (5.3)
где, Зо - месячный оклад программиста, тыс.р;
Тпрог - трудоемкость разработки программного
обеспечения, ч*мес;
Кн.прогр - коэффициент накладных расходов, доли
ед. ;мч - стоимость машино-часа компьютерной техники, р.;
Кч - коэффициент перевода единиц времени.
Стоимость машино-часа компьютерной техники
рассчитывается по формуле:
Смч = Sэкс / Тпол (5.4)
где, Sэкс - годовые эксплуатационные расходы,
связанные с обслуживанием компьютерной техники, р.;
Тпол - годовой фонд работы компьютерной техники,
час.
Эксплуатационные расходы рассчитываются по
формуле:
экс =12×ЗП ×(1+Кд)×(1+Кр)×(1+Ксн)+А+Тр+Э+М+Нрэкс (5.5)
где, ЗП - месячная оплата труда всего
обслуживающего персонала в сумме, р.;
А - амортизационные отчисления от стоимости
компьютерной техники и здания, р./год ;
Тр - затраты на ремонт, р/год;
Э - затраты на электроэнергию, р/год;
М - затраты на материалы, р.;
Нрэкс - накладные расходы, связанные с
эксплуатацией компьютерной техники, р/год.
Затраты на амортизацию вычисляются по формуле:
А = Кэвм × Нэвм + Сзд ×
Sзд ×
Нзд (5.6)
где Кэвм - балансовая стоимость компьютерной
техники, р.;
Нэвм - норма амортизационных отчислений от
стоимости компьютерной техники, доли ед.;
Сзд - стоимость 1 м2 здания, р/м2;зд - площадь,
занимаемая компьютерной техники, м2;
Нзд - норма амортизационных отчислений от
стоимости здания, доли ед.
Подставив данные из таблицы 5.1 исходных данных
в формулу (5.6) получаем затраты на амортизацию (А).
А = 25000 × 0,2 + 2000×
5 ×
0,02 = 5200 р
Затраты на ремонт вычислим по формуле :
Тр = Кэвм × Ктрэвм (5.7)
где Ктрэвм - коэффициент, учитывающий затраты на
ремонт компьютерной техники.
Подставив данные из таблицы 5.1 исходных данных
в формулу (5.7) получаем затраты на ремонт (Тр).
Тр = 25000 · 0,15 = 3750 р.
Затраты на электроэнергию, потребляемую
компьютерной техникой за год эксплуатации определяем по формуле:
Э = Ц × Тпол ×
N ×
Км (5.8)
где, Ц - цена за один кВт×ч
электроэнергии, р.;- потребляемая мощность, кВт ;
Км - коэффициент интенсивного использования
мощности вычислительной техники.
Подставив данные из таблицы 5.1 в формулу (5.8)
получаем затраты на электроэнергию (Э).
Э = 0,75 × 2500 ×
0,25 ×
0,8 = 375 р.
Затраты на материалы определяем по формуле:
(5.9)
где, i - вид материала;
Цi - цена i-того материала, р.;
Мi - количество i-го материала.
Расчет представлен в виде таблице 5.3.
Таблица 5.3 - Перечень и стоимость материалов
используемых для компьютерной техники
|
Наименование
материала
|
Количество
в год
|
Цена
за ед., р.
|
Стоимость,
р.
|
|
Гибкие
магнитные диски, штук
|
10
|
22
|
220
|
|
Красящая
лента, катушек
|
1
|
330
|
330
|
|
Бумага,
кг.
|
5
|
130
|
650
|
|
Ткань
обтирочная, кв.м.
|
1
|
25
|
25
|
|
Спирт
этиловый, л.
|
0,2
|
40
|
8
|
|
Итого:
|
|
|
1233
|
В годовые эксплуатационные затраты по
обслуживанию компьютерной техники входят также накладные расходы, которые
рассчитываются по формуле:
Нрэкс = 12 × Зо ×
(1 + Кд) × (1 + Кр) ×
Кнэкс (5.10)
где Кнэкс - коэффициент накладных расходов,
связанных с эксплуатацией компьютерной техники.
Подставив данные из таблицы 5.1 в формулу (5.10)
получаем накладные расходы (Нрэкс).
Нрэкс = 12 × 25000 ×
(1 + 0,5) × (1 + 0,7) ×
0,02 = 15 300 р.
Подставив данные из таблицы 5.1, формул (5.6¸5.10)
получаем эксплуатационные расходы (Sэкс).экс=294525×(1+0,5)×(1+0,7)×(1+0,385)+5200+3750+375+1233+6120=1066047
р. Подставив данные из таблицы 5.1 и результаты формул (5.5¸5.10)
в формулу (5.4) получим стоимость одного машино-часа (Смч). Смч = 1066047/ 2500
= 426 р. Исходя из полученных результатов по формуле (5.3) и исходных данных
таблицы 5.1 находим капитальные затраты на разработку программного обеспечения
Кпрог
Кпрог =25000×2×(1+0,5)×(1+0,7)×(1+0,26)×(1+0,02)+426×4×510
= 1050 013,33 р.
5.5 Расчет затрат на
изготовление и отладку проектируемой системы
Величина затрат на внедрение системы
определяется по формуле:
КИЗГ = Кктс + Кмонт (5.11)
где, Кктс - сметная стоимость комплекса технических
средств (КТС), руб.;
Кмонт - затраты на установку и монтаж системы,
руб.
Таблица 5.4 - Исходные данные для расчета
сметной стоимости КТС
|
Наименование
и тип элемента
|
Количество,
шт.
|
Цена
за единицу (без НДС) ,р.
|
Сумма
(без НДС), р.
|
|
КИПиА
|
|
РД1600
|
8
|
3000
|
24000
|
|
РД100
|
3
|
1200
|
3600
|
|
Наименование
и тип элемента
|
Количество,
шт.
|
Цена
за единицу (без НДС) ,р.
|
Сумма
(без НДС), р.
|
|
РД400
|
2
|
1500
|
3000
|
|
ДИ
01
|
2
|
4250
|
8500
|
|
СУР-3
|
4
|
3500
|
14000
|
|
ТГП-100
|
4
|
300
|
1200
|
|
ИП
101-32-В
|
2
|
500
|
1000
|
|
СГОЭС
|
2
|
36144
|
72288
|
|
ИКЛЖ.402218.001
|
2
|
5400
|
10800
|
|
ДН-3М1
|
2
|
3000
|
6000
|
|
Ментран
243
|
4
|
400
|
1600
|
|
Resemount
3144Р
|
1
|
30000
|
30000
|
|
ТСМУ
- 205Ех
|
6
|
1941
|
11646
|
|
Метран
100 ДА
|
1
|
10000
|
10000
|
|
Метран
100 ДИВ
|
1
|
5000
|
5000
|
|
Задвижки
30с941нж
|
5
|
22500
|
112500
|
|
Регулятор
Mokveld Valves
|
1
|
40104
|
40104
|
|
Контроллер
|
|
1756-А13
|
1
|
18729,92
|
18729,92
|
|
CL 1756-L61
|
1
|
146383,6
|
146383,6
|
|
1756-ENBT
|
1
|
49622,66
|
49622,66
|
|
1756-IB32
|
2
|
12000,3
|
24000,6
|
|
1756-IF16
|
1
|
40014,26
|
40014,26
|
|
1756-IF8
|
1
|
27203,06
|
27203,06
|
|
1756-OF4
|
1
|
30730,22
|
30730,22
|
|
1756-PA75
|
1
|
28784,4
|
28784,4
|
|
1756-TC02
|
1
|
3040,62
|
3040,62
|
|
1756-ОB32
|
1
|
17270,64
|
|
Программное
обеспечение
|
|
Комплект
(RSLinx500,
RSLogix5000, RSView32)
|
1
|
50000
|
50000
|
|
Итого
|
791
018
|
Сметная стоимость проекта Кктс=791 018 рублей.
Затраты на установку системы рассчитаем по
формуле
Кмонт = (Зэ + Звэ)(1 + Кд.э)(1 + Кр)(1 + Ксн)(1
+ Кн.м) · Тм +Зотл· (1+Кд.отл)· (1+Кр)· (1+Ксн)·(1+Кн.отл)·Тотл (5.12)
где, Зэ - месячная заработная плата электрика
при монтаже системы, руб.;
КД.Э - коэффициент доплаты к заработной плате электрика,
доли ед.;
Кр - районный коэффициент, доли ед.;
Ксн - коэффициент отчислений на социальные
нужды, доли ед.;
КН.М - коэффициент накладных расходов при
монтаже системы, доли ед.;
ТМ - время монтажа системы, мес.;
ЗОТЛ - месячная заработная плата программиста,
занимающегося отладкой системы, руб.;
КД.ОТЛ - коэффициент доплаты к заработной плате
программиста, доли ед.;
КН.ОТЛ - коэффициент накладных расходов при
отладке системы, доли ед.;
ТОТЛ - время монтажа и отладки системы (время
работы специалиста предприятия-разработчика), мес.;
Исходные данные для расчета затрат на установку
и отладку системы приведены в таблице 5.5.
Таблица 5.5 - Исходные данные для расчета затрат
на монтаж и установку
|
Показатель
|
Обозначение
|
Значение
|
|
Месячный
оклад электрика, руб.
|
Зэ
|
15000
|
|
Месячный
оклад водителя-электрика, руб.
|
ЗВЭ
|
10000
|
|
Коэффициент
доплаты к заработной плате электриков, доли ед.
|
Кд.Э
|
0,1
|
|
Районный
коэффициент, доли ед.
|
Кр
|
1,7
|
|
Коэффициент
отчислений на соцнужды, доли ед.
|
Ксн
|
0,385
|
|
Коэффициент
накладных расходов при монтаже системы, доли ед.
|
Кн.м
|
0,4
|
|
Месячный
оклад программиста-наладчика, руб.
|
Зотл
|
15000
|
|
Коэффициент
доплаты к заработной плате программиста-наладчика, доли ед.
|
Кд.отл
|
0,3
|
|
Коэффициент
накладных расходов при отладке системы, доли ед.
|
Кн.отл
|
0,15
|
|
Время
монтажа системы, мес.
|
ТМ
|
1
|
|
Время
монтажа и отладки системы, мес.
|
ТОТЛ
|
1,5
|
Подставляя данные из таблицы 5.5 в формулу
(5.12) получаем величину затрат на монтаж и установку системы:
КМОНТ = (15000 +
10000)(1+0,1)(1+1,7)(1+0,385)(1+0,4)·1 +
+15000·(1+0,3)(1+1,7)(1+0,385)(1+0,15)·1,5 = 256669,93 руб.
Пользуясь полученными выше результатами,
определяем по формуле (5.11) затраты на внедрение системы:
КИЗГ = 791 018 + 256669,93 = 1047687,9 руб.
5.6 Единовременные
затраты предприятия-заказчика
Расчет себестоимости системы для
предприятия-разработчика проводится по формуле (5.1):
K = KРАЗ+KПРОГ+КИЗГ
=360 238,5 +1 050 013,33+1047687,9= 2 457 939,74руб.
5.7 Расчет ежегодной
экономии
Доходная часть предлагаемого проекта будет
формироваться, в основном, за счет экономии денежных средств на заработную
плату работников объекта и снижения потребления электроэнергии, а также на
экономии платы за выбросы газа. Данные необходимые для расчета экономии
представлены в таблице 5.6.
Таблица 5.6 - Данные для расчета ежегодной
экономии
|
Наименование
показателя
|
Значение
показателя
|
|
Расход
электроэнергии, кВт/г
|
7300800
|
|
Предполагаемая
экономия электроэнергии, %
|
5
|
|
Среднегодовая
зарплата работника объекта, руб.
|
20000
|
|
Численность
высвобождаемого персонала, чел.
|
2
|
Экономия электроэнергии рассчитывается по
формуле (5.13):
Ээл.эн= Fэ
×
Цэл ×
∆Рэл.эн (5.13)
где, Fэ
- расход электроэнергии, кВт/г;
Цэл - стоимость кВт/час;
∆Рэл.эн - предполагаемая экономия
электроэнергии, %.
Экономия заработной платы считается по формуле
(5.14):
Эзп=ЗП × Ч ×
12 (5.14)
где, ЗП - среднегодовая зарплата работника
объекта, руб.;
Ч - численность высвобождаемого персонала, чел.
Подставив данные из таблицы 5.6 в формулу
(5.13), получим годовую экономию электроэнергии:
Ээл.эн = 7300800 ×
0,75 ×
0,05 = 273780 руб.
Подставив данные из таблицы 5.6 в формулу
(5.14), получим годовую экономию заработной платы:
Эзп = 20000×1,5×1,7×1,26
×
2 ×
12 = 1542240 руб.
Тогда общая экономия найдется по формуле (5.15):
Э = Ээл.эн + Эзп (5.15)
где, Ээл.эн - экономия электроэнергии;
Эзп - экономия заработной платы;
Подставив ранее найденные значения в формулу
(5.15), получим годовую экономию от системы автоматизации комплексного сборного
пункта:
Э = 273780+1542240= 1816020 руб.
5.8. Анализ
чувствительности проекта к риску
Для обоснования эффективности системы используем
метод дисконтирования. Чистый доход (ЧДt) рассчитываем по формуле:
ЧДt
= Cдt
- Срt + At
- Ht - Kt
где, Cдt , Срt - годовые эксплуатационные
затраты на систему автоматизации соответственно в действующем и разработанном
вариантах, тыс.р;
Аt - амортизационные отчисления от стоимости
системы, тыс.р.;
Нt - сумма налогов, уплачиваемых предприятием из
прибыли в бюджет, тыс.р.;
Кt - единовременные затраты в году t, тыс.р.
Коэффициент дисконтирования рассчитаем при Ен =
0,12. Чистый дисконтированный доход в t-ом году расчетного периода определяется
произведением ЧДt на коэффициент дисконтирования соответствующего года, и
последовательным накоплением этих величин.
Оформим расчеты в таблице 5.7
Таблица 5.7 - Показатели эффективности проекта
|
Показатель
|
2008
|
2009
|
2010
|
2011
|
2012
|
2013
|
|
Единовременные
затраты, тыс. руб
|
2
457939,74
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Экономия
эксплуатационных затрат, тыс. руб
|
-
|
1816020
|
1816020
|
1816020,00
|
1816020,00
|
1816020
|
|
Амортизационные
отчисления (Na=20%), тыс. руб
|
-
|
491587,95
|
491587,95
|
491587,95
|
491587,95
|
491587
|
|
Налог
на имущество (2% от остаточной стоимости), тыс. руб
|
-
|
39327,04
|
29495,28
|
19663,52
|
9831,76
|
0,00
|
|
Показатель
|
2008
|
2009
|
2010
|
2011
|
2012
|
2013
|
|
Налог
на прибыль (24% от налогооблагаемой прибыли), тыс. руб
|
-
|
426406,31
|
428765,93
|
431125,56
|
433485,18
|
435844
|
|
Чистый
доход, тыс. руб
|
-2457939,74
|
858698,70
|
866170,84
|
873642,98
|
881115,11
|
888587
|
|
Коэффициент
дисконтирования (E=12%), %
|
1,00
|
0,89
|
0,80
|
0,71
|
0,64
|
0,57
|
|
Чистый
дисконтированный доход, руб
|
-2457939,74
|
766695,27
|
690506,09
|
621841,82
|
559964,58
|
504208,
|
|
Чистый
дисконтированный доход накопленный, руб
|
-2457939,74
|
-1691244
|
-1000739
|
-378896,6
|
181068,02
|
685276
|
Срок окупаемости капитальных вложений определим
графическим способом. Для этого необходимо построить зависимость ЧДД от
расчетного года. Зависимость ЧДД от расчетного года представлена на рисунке
5.1. Точка пересечения линии ЧДД и оси абсцисс позволяет определить период
окупаемости единовременных затрат.
Рисунок 5.1. - Зависимость ЧДД от расчетного
года
По графику можно определить, что проект
полностью окупает себя во второй декаде 2011 года, то есть примерно через 3,6
года.
Максимально возможный процент по кредиту
определим так же с помощью графического способа. Необходимо построить график
зависимости ЧДД от нормы дисконта. Для этого зададимся несколькими значениями
Е; рассчитаем для них alfa t; определим ЧДД и по полученным точкам построим
кривую. Расчет ЧДД при изменении нормы дисконта приведен в таблице 5.8
Таблица 5.8 - Расчет ЧДД при изменении нормы
дисконта
|
Е
|
2009
|
2010
|
2011
|
2012
|
2013
|
2014
|
ЧДД,
тыс. руб
|
|
0,2
|
1,00
|
0,83
|
0,69
|
0,58
|
0,48
|
0,40
|
146754,24
|
|
0,3
|
1,00
|
0,77
|
0,59
|
0,46
|
0,35
|
0,27
|
-339397,18
|
|
0,4
|
1,00
|
0,71
|
0,51
|
0,36
|
0,26
|
0,19
|
-689696,16
|
|
0,5
|
1,00
|
0,67
|
0,44
|
0,30
|
0,20
|
0,13
|
-950588,91
|
|
0,6
|
1,00
|
0,63
|
0,39
|
0,24
|
0,15
|
0,10
|
-1150423,54
|
|
0,7
|
1,00
|
0,59
|
0,35
|
0,20
|
0,12
|
0,07
|
-1307207,95
|
|
0,8
|
1,00
|
0,56
|
0,31
|
0,17
|
0,10
|
0,05
|
-1432785,76
|
|
0,9
|
1,00
|
0,53
|
0,28
|
0,15
|
0,08
|
0,04
|
-1535187,05
|
|
1
|
1,00
|
0,50
|
0,25
|
0,13
|
0,06
|
0,03
|
-1620004,26
|
Графический способ расчета ВНД представлен на
рисунке 5.2
Рисунок 5.2 - Зависимость внутренней нормы
доходности от нормы дисконта
На графике внутренняя норма доходности
представлена пересечением кривой ЧДД с нулевой линией. График пересекает ось E
в точке 0,23. Это означает, что максимально возможный процент по кредиту равен
23%.
Рентабельность системы:
Р = (685276+2457939,7)/ 2457939,7 ×
100% = 128%
Коэффициент окупаемости:
КОК = (685276+2457939,7)/ 2457939,7 = 1,28
Для анализа чувствительности к
риску выбираются факторы, которые оказывают наибольшее влияние на величину
прибыли. Факторы, влияющие на величину прибыли показаны в таблице 4.6.
По результатам расчета строим
диаграмму «паук» которая наказана на рисунке 5.3. В таблице 5.9 показаны
факторы влияющие на прибыль.
Таблица 5.9 - Факторы влияющие на величину
прибыли
|
Капитальные
затраты
|
-20%
|
0%
|
10%
|
|
1543265,60
|
685276
|
256281,6
|
|
Заработная
плата
|
-10%
|
0%
|
10%
|
|
737793
|
685276
|
632759,6
|
|
Налоги
|
-8%
|
0%
|
8%
|
|
815761
|
685276
|
554791
|
Рисунок 5.3 - Диаграмма «Паук»
Подведем результаты. Результаты расчета
экономической эффективности представлены в таблице 5.10.
Таблица 5.10 - Результат расчета экономической
эффективности
|
Наименование
показателей, ед.изм.
|
Значение
|
|
Внутренняя
норма доходности (ВНР), доли ед.
|
0,23
|
|
Чистая
текущая стоимость (ЧТС), руб.
|
685276
|
|
Поток
денежной наличности (ПДН), руб.
|
888587
|
|
Срок
окупаемости, лет
|
3,6
|
|
Прибыль,
руб.
|
504208
|
|
Коэффициент
отдачи капитала, доли ед.
|
1,28
|
Выводы по разделу
В экономическом разделе был проведен анализ
экономической эффективности внедрения системы автоматизации, разработанной на
базе микропроцессорной техники. В процессе работы сделан расчёт единовременных
затрат предприятия и определена прибыль которую принесёт проект на
производстве.
Произведенные расчеты позволяют сделать
следующие выводы:
- в условиях реальной экономической
ситуации реализация проекта на предприятии является прибыльной, поскольку
суммарный ЧДД положителен;
- система является рентабельной, так
как расчетная величина рентабельности равна 128 %;
- период возврата единовременных
затрат на внедрение системы автоматизации составляет 3,6 года с момента начала
реализации проекта, что является большим плюсом АСУ ТП в условиях современной быстро
меняющейся экономической обстановки.
вакуумный
компрессорный rockwell automation
6. Безопасность и
экологичность проекта
.1 Общие требования
безопасности
Порядок организации работ, регламентация
обязанностей и ответственность административно-технического персонала по охране
труда и технике безопасности на технологических площадках установки подготовки
и перекачки газа ОАО «Самотлорнефтегаз» определяются требованиями “Правил
безопасности в нефтедобывающей промышленности”, “Правил безопасности при сборе,
подготовке и транспортировании нефти и газа на предприятиях нефтяной
промышленности”, “Основными положениями об организации работы по охране труда в
нефтяной промышленности”, утвержденными Министерством топлива и энергетики
Российской Федерации. Организация работ и контроль по охране труда и технике
безопасности и контроль осуществляется комплексной службой обеспечения
безопасных условий труда (КСОБУТ) ОАО «Самотлорнефтегаз».
Во всех службах, занимающихся эксплуатацией,
ремонтом и обслуживанием объектов установки подготовки и перекачки нефти,
руководство работой по охране труда и ответственность за состояние техники
безопасности и производственной санитарии возлагается на руководителей этих
подразделений.
6.2 Характеристики
условий труда
.2.1 Химические ОВПФ
Характеристики веществ имеющихся на производстве
располагаются в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Характеристика веществ, имеющихся
на производстве
|
№п/п
|
Наименование
вещества
|
Класс
опасности по ГОСТ 12.1.007-76
|
Температура,К
|
Концентрационный
предел воспламенения
|
Характеристика
токсичности (воздействие на организм человека)
|
ПДК
вредных веществ рабочей зоны, производственных помещений, мг/м3
|
|
|
|
вспышки
|
воспламенения
|
самовоспламенения
|
нижний
предел, объемн. Доля, %
|
верхний
предел, объемн. доля,%
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
1.
|
Нефтяной
газ
|
4
|
|
|
629
|
3,3
|
13,6
|
Наркотический,
учащающийся пульс, увеличивается объем дыхания, ослабляется внимание,
нарушается координация, потеря сознания
|
300
|
|
2.
|
Масло
турбинное
|
3
|
184
|
|
400
|
|
|
Пары
токсичны, масла вызывают заболевание кожи
|
5
|
|
3.
|
Углеводородный
конденсат
|
4
|
|
|
|
1,2
|
7,5
|
Нервный
почечный яд при попадании внутрь организма человека. Наркотический яд
|
100
|
6.2.2 Оценка
напряженности трудового процесса
Напряженность трудового процесса определяем по
данным таблицы 6.2.
Таблица 6.2 - Класс условий труда по показателям
напряженности трудового процесса
|
Показатели
|
Класс
условий труда условий труда
|
|
1
|
2
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
|
1.
Интеллектуальные нагрузки
|
|
|
|
|
|
|
Содержание
работы
|
|
|
+
|
|
|
|
Восприятие
информации и их оценка
|
|
|
+
|
|
|
|
Характер
выполняемой работы
|
|
|
+
|
|
|
|
2.
Сенсорные нагрузки
|
|
|
|
|
|
|
Длительность
сосредоточенного
|
|
|
|
|
|
|
наблюдения
|
|
|
+
|
|
|
|
Плотность
сигналов и сообщений
|
|
|
+
|
|
|
|
Наблюдение
за экраном видеотерминала
|
+
|
|
|
|
|
|
Размер
объекта различения
|
+
|
|
|
|
|
|
Нагрузка
на слуховой анализатор
|
|
|
+
|
|
|
|
3.
Эмоциональные нагрузки
|
|
|
|
|
|
|
Степень
ответственности, значимость
|
|
|
|
|
|
|
ошибки
|
|
|
|
+
|
|
|
4.
Монотонность нагрузок
|
|
|
|
|
|
|
Число
элементов для реализации простого
|
|
|
|
|
|
|
задания
|
|
|
+
|
|
|
|
Продолжительность
выполнения заданий
|
|
|
+
|
|
|
|
Время
активных действий
|
|
|
+
|
|
|
|
Монотонность
производственной обстановки
|
|
|
+
|
|
|
|
5.
Режим работы
|
|
+
|
|
|
|
|
Продолжительность
рабочего дня
|
|
+
|
|
|
|
|
Наличие
регламентированных перерывов
|
|
|
|
|
|
|
Количество
показателей в каждом классе
|
2
|
2
|
10
|
1
|
|
Общая оценка труда - класс условий труда по
напряженности на данном рабочем месте 3.1 - вредный первой степени.
6.3 Организация
служебного помещения
Под служебным помещением будем понимать
помещение, в котором располагается ПК оператора и в котором происходит
взаимодействие пользователя с разработанной системой.
Наиболее удобной является прямоугольная форма
комнат с соотношение сторон 1:1, 1:1,5 и предельно 1:2. Минимальная высота
комнат 3.25 м, а минимальная ширина 2.5-3 м. Комната диспетчера имеет ширину 5
м и длину 7,5 м, что соответствует оптимальному соотношению сторон помещения.
В служебных помещениях действующими санитарными
нормами установлена минимальная площадь 4 м на одно рабочее место служащего.
Нормированная площадь при работе оператора выдержана в соответствии с
рекомендуемыми параметрами.
Окно расположено вне поля зрения человека,
находящегося на рабочем месте, поэтому стол диспетчера системы управления
располагается перпендикулярно к окнам.
Лучшим положением окна считается слева от
работающего. Необходимо избегать неблагоприятного воздействия лучистого тепла
от приборов отопления, поэтому рабочие места не располагаются в их
непосредственной близости [26].
В служебных помещениях между столами (в
пространстве, где нет стульев) не менее 55 см для одного лица и не менее 80-100
см двух-трех лиц; между отопительными приборами и столом - не менее 55 см и
между стеной и столом - не менее 65 см.
При работе сидя габариты мебели должны
обеспечить такое положение рук, при котором сгибание в плечевом суставном
сочленении, т.е. вынос плеча вперед, не превышает 15', а внутренний угол в
локтевом суставе находится в пределах 90-120 '.
6.3.1 Естественное и
искусственное освещение
Работа, выполняемая с использованием
вычислительной техники, имеют следующие недостатки:
- вероятность появления прямой
блесткости;
- ухудшенная контрастность между
изображением и фоном;
- отражение экрана.
В связи с тем, что естественное освещение
слабое, т.к. в помещении окно маленького размера, на рабочем месте должно
применяться также искусственное освещение. Далее будет произведен расчет
искусственного освещения.