Разработка АСУ машиной приготовления проволоки с ферросплавами

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Мая 2012 в 12:58, дипломная работа

Описание работы

Современное состояние автоматизации характеризуется разной степенью оснащенности производств автоматическими системами. Однако преобладающей тенденцией особенно при сооружении современных технологических объектов является внедрение комплексной автоматизации, предусматривающей автоматизацию всего технологического процесса и создание единой согласованно действующей системы управления (СУ). Практика показывает, что чем более крупной, сложной и взаимосвязанной является система, тем больше преимущества дает высокая степень централизации управления. Для значительного количества объектов, представляющих собой сравнительно несложные системы, обычно предусматривается децентрализованное управление. В этих случаях координация действий местных пунктов управления, контроль основных показателей работы объекта, решение наиболее ответственных вопросов, обеспечивающих надлежащее качество и безаварийность, осуществляются диспетчером, который связан с местными пунктами управления различными видами связи и сигнализации.

Содержание работы

Введение
1 Описание технологического процесса
1.1 Технологическое оборудование
1.2 Технологический процесс
2 Разработка аппаратной части
2.1 Используемые датчики и исполнительные устройства
2.2 Обзор и выбор программно-технических средств для построения системы управления
2.2.1 Выбор контроллера и модулей ввода/вывода
2.2.2 Выбор центрального процессора
2.2.3 Выбор системы отображения и ввода/вывода информации
2.3 Структура системы автоматизации
2.4 Соответствие датчиков и исполнительных устройств на модули
2.5 Разработка схем электрических принципиальных
2.5.1 Уровень контроллера
2.5.2 Силовые схемы
3 Разработка программной части
3.1 Программное обеспечение нижнего уровня
3.2 Программное обеспечение верхнего уровня
4 Расчет экономической эффективности
4.1 Суть проекта и исходные данные для расчета
4.2 Расчет инвестиционных вложений
4.3 Расчет экономии затрат на производство
4.4 Планирование денежных потоков и расчет показателей экономической эффективности проекта
5 Безопасность жизнедеятельности
5.1 Требования по обеспечению комфортности на рабочем месте
5.2 Расчет зануления
5.3 Организация техники безопасности на рабочем месте
5.4 Организация системы пожаро - и электробезопасности на рабочем месте
5.5 Правовые вопросы обеспечения БЖД
5.6 Вывод
Заключение
Список использованного материала

Файлы: 1 файл

диплом Потанкин.doc

— 3.08 Мб (Скачать файл)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Камская государственная

инженерно-экономическая Академия

Кафедра «Прикладная информатика и управление»

 

 

Утверждаю

Заведующий кафедрой ПИУ

 

___________________Р.А.Валиев

 

___________________г.

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

 

на тему:

«Разработка АСУ машиной приготовления проволоки с ферросплавами»

 

ДП 2.230102 65.09.045 ПЗ

 

 

 

Согласовано:

 

 

 

Консультант по экономике

Автор проекта:

и организации производства

студент группы 4443с

____________

Э.Р.Мубаракшина

 

 

 

 

____________

А.П.Потанкин

Консультант по БЖД

 

____________

Р.И.Ахметсагиров

Руководитель проекта:

 

доцент

Нормоконтролер

 

____________

Л.Б.Мингалеева

____________

Ш.Ш.Хузятов

 

 

 

 

 

Набережные Челны

2009

 


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Камская государственная

инженерно-экономическая Академия

Факультет «Автоматизация и прогрессивные технологии»

Кафедра «Прикладная информатика и управление»

Специальность 23010265

«Автоматизированные системы обработки информации и управления»

 

Утверждаю

Заведующий кафедрой ПИУ

 

___________________Р.А.Валиев

 

___________________г.

 

 

ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

 

Студент

Потанкин Андрей Петрович

1 Тема

«Разработка АСУ машиной приготовления проволоки с ферросплавами»

утверждена приказом по академии №_________ от _______________г.

2 Срок представления проекта к защите

25.05.2009г.

3 Исходные данные к проекту

Аовп авпаво поваоп лаопаов ожадвпджа дпладвлпд адлвпдалв пдлвадлп далпдладпл дладпл дпдлвадплалв пладвлпд ладвлпдлва длдавлпдлаждп алдвплав лодопавол авпл дпд лдавппоалоп оавпжалводжпл жвалп валпла лдавлпдл дджалпд аплвал дпап ажвпдвад жпдва вадпждажпд аэвджжджэаджалапдлжд лп апжвадпдавждж джваж.

4 Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

-         Разработка аппаратной части;

-         Разработка программной части;

-         Экономическая эффективность;

-         Безопасность жизнедеятельности.

5 Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Парлпа дп арлпарл длывжАЭж эпавл дпдажвл; воапо щеп двапдвалпд влдплавдплдав; далпдлважпавДПЛ длвпджвалпдж лавджджлвапдж лвапл; … ; оаволд оавапавп жапл дплваджлп джвалдпл.

 

6 Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта)

 

Название раздела

Подпись

Дата

Консультант

Разработка аппаратной части

___________

28.02.2009г.

Ш.Ш.Хузятов

Разработка программной части

___________

28.02.2009г.

Ш.Ш.Хузятов

Экономическая эффективность

___________

28.02.2009г.

Э.Р.Мубаракшина

Безопасность жизнедеятельности

___________

28.02.2009г.

Р.И.Ахметсагиров

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание выдано Руководитель проекта

___________

28.02.2009г.

Ш.Ш.Хузятов

 

 

 

 

Задания принято к исполнению

___________

28.02.2009г.

А.П.Потанкин

 


Календарный план

 

№ п/п

Наименование этапов проекта

Срок выполнения этапов проекта

Примечание

1.       

Разработка аппаратной части

10.03.2009г.

 

2.       

Разработка программной части

31.03.2009г.

 

3.       

Экономическая эффективность

11.05.2009г.

 

4.       

Безопасность жизнедеятельности

18.05.2009г.

 

5.       

Подготовка к защите и сдача законченного проекта

25.05.2009г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент____________________________

А.П.Потанкин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель_______________________

Ш.Ш. Хузятов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предварительную защиту прошел ________________г.

 

 

Председатель

_____________________

Р.А.Валиев

 

 

 

Члены комиссии

_____________________

 

 

 

 

 

_____________________

 

 

 

 

 

_____________________

 

 

 

 

 

_____________________

 

 

 

 

 

_____________________

 

 


Аннотация

 

Дипломный проект на тему ««Разработка АСУ машиной приготовления проволоки с ферросплавами» содержит хх страници пояснительной записки, хх рисунков, хх таблиц, хх формул, хх источников, хх приложения.

Объект исследования – Литейный завод ОАО «КАМАЗ-Металлургия», изготовитель и поставщик литья и поковок для автомобилестроения и других отраслей промышленности.

Целью дипломного проекта является проектирование АСУ для машины по производству проволоки с ферросплавами на базе контроллера S7-300, Литейного завода ОАО «КАМАЗ-Металлургия» для замены существующей системы управления.

Разработка аппаратной части проводилась путем исследования и выбора подходящего оборудования.

Разработана программа управления оборудованием, а также система позволяющая повысить удобство управления оборудованием.

Произведена оценка эффективности внедрения указанной задачи, интегральные показатели экономической эффективности проекта при горизонте расчета 5 лет равны: чистая текущая стоимость проекта937114 руб.; срок окупаемости – 8,6 месяца.

Представленный проект можно использовать для внедрения на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ-Металлургия».


Содержание

Введение

1 Описание технологического процесса

1.1 Технологическое оборудование

1.2 Технологический процесс

2 Разработка аппаратной части

2.1 Используемые датчики и исполнительные устройства

2.2 Обзор и выбор программно-технических средств для построения системы управления

2.2.1 Выбор контроллера и модулей ввода/вывода

2.2.2 Выбор центрального процессора

2.2.3 Выбор системы отображения и ввода/вывода информации

2.3 Структура системы автоматизации

2.4 Соответствие датчиков и исполнительных устройств на модули

2.5 Разработка схем электрических принципиальных

2.5.1 Уровень контроллера

2.5.2 Силовые схемы

3 Разработка программной части

3.1 Программное обеспечение нижнего уровня

3.2 Программное обеспечение верхнего уровня

4 Расчет экономической эффективности

4.1 Суть проекта и исходные данные для расчета

4.2 Расчет инвестиционных вложений

4.3 Расчет экономии затрат на производство

4.4 Планирование денежных потоков и расчет показателей экономической эффективности проекта

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Требования по обеспечению комфортности на рабочем месте

5.2 Расчет зануления

5.3 Организация техники безопасности на рабочем месте

5.4 Организация системы пожаро - и электробезопасности на рабочем месте

5.5 Правовые вопросы обеспечения БЖД

5.6 Вывод

Заключение

Список использованного материала

Введение

Автоматизация производственных процессов является важнейшим средством повышения производительности труда, улучшения качества продукции, сокращения расхода материалов и энергии, сокращения количества обслуживающего персонала, улучшения организации производства.

Современное состояние автоматизации характеризуется разной степенью оснащенности производств автоматическими системами. Однако преобладающей тенденцией особенно при сооружении современных технологических объектов является внедрение комплексной автоматизации, предусматривающей автоматизацию всего технологического процесса и создание единой согласованно действующей системы управления (СУ). Практика показывает, что чем более крупной, сложной и взаимосвязанной является система, тем больше преимущества дает высокая степень централизации управления. Для значительного количества объектов, представляющих собой сравнительно несложные системы, обычно предусматривается децентрализованное управление. В этих случаях координация действий местных пунктов управления, контроль основных показателей работы объекта, решение наиболее ответственных вопросов, обеспечивающих надлежащее качество и безаварийность, осуществляются диспетчером, который связан с местными пунктами управления различными видами связи и сигнализации.

Переход от децентрализованного типа управления производством к комплексной автоматизации связан с большими материальными вложениями, и поэтому обычно растягивается по времени. С этой точки зрения оптимальной является автоматизация отдельных производственных участков, предусматривающая возможность их дальнейшего объединение в единую систему.

В данном проекте разрабатывается автоматизация системы управления машины по производству порошковой проволоки с ферросплавами для литейного производства, что позволяет значительно улучшить показатели производительности оборудования и качество выпускаемой продукции.

При использовании контроллеров и модулей фирмы Siemens работа станка выводиться на новый уровень качества и надежности. Данное оборудование дает возможность написать управляющую программу под любой технологический процесс.

Таким образом, на сегодняшний день требуется АСУ ТП, которое осуществит управление процессом производства порошковой проволоки на базе контроллеров и модулей фирмы Siemens.

1 Описание технологического процесса

1.1 Технологическое оборудование

Машина предназначена для производства порошковой проволоки с ферросплавами, для литейного производства (рис.1.1.1).

 

Рис.1.1.1 - Общий вид машины

Внедрение внепечной обработки жидких металлургических расплавов порошковой проволокой, в отечественной металлургии, относится к началу девяностых годов прошлого века. Широкое внедрение данной технологии сдерживалось отсутствием агрегатов для внепечной обработки стали, оборудованных механизмами для ввода порошковой проволоки в жидкий металл.

В настоящее время, после внедрения на большинстве предприятий современных агрегатов для внепечной обработки, сталеплавильное производство немыслимо без применения порошковой проволоки с различными видами наполнителей, вводимой в жидкий расплав с регулируемой скоростью специальными трайб-аппаратами.

Основными параметрами качества проволоки являются её изломостойкость, надёжность фальцевого замка, равномерное содержание наполнителя в проволоке, а также однородность самого наполнителя, особенно при применении смесевых модификаторов.

Линия предназначена для производства порошковых проволок малого диаметра современного класса. Оборудование укомплектовано профилирующими роликами, предназначенных для формирования трубчатой кромки и трубчатой в нахлест конструкции, оболочки заготовки проволоки.

Процесс безобрывного волочения порошковой проволоки возможен при оптимальном автоматически стабилизированном уровне противонатяжений, который определяется датчиками натяжения. Верхняя граница лимитируется прочностью проволоки на разрыв, нижняя – возможностью образования петли и сброса ее с тянущего барабана.

Разработанная схема управления дает комплексную информацию о техническом процессе. Всю информацию выводится на экран компьютера. Имеется возможности анализа и корректировки текущего технологического процесса.

Преимущество данного направления неоспоримо:

- Экономия ресурсов (высокий коэффициент усвояемости материала);

- Высокая точность легирования;

- Доводка расплава в узких пределах по химическому составу и качеству по неметаллическим включениям;

- Хорошая управляемость процессом;

- Снижение энергозатрат и улучшение разливаемости расплава;

- Существенное улучшение санитарно-экологических условий.

Есть возможность использовать разные наполнители проволоки:

- Силикокальций СК 30 (Ca ≥ 30%, Si ≥50) – рафинирование, модифицирование неметаллических включений, обеспечение разливаемости стали;

- Комплекстный наполнитель (Ca ≥ 40%, Si ≥45) – рафинирование, модифицирование неметаллических включений, обеспечение разливаемости стали;

- Алюмокальций (Al = 70%, Ca = 30%) - рафинирование, модифицирование неметаллических включений и легирование по содержанию алюминия в литейной стали;

- Железокальций (Fe = 70%, Ca – 30%) – рафинирование и модифицирование низкокремнистых марок сталей.

Металлургические характеристики металлов, в которую добавляется порошковая проволока сильно изменяются, поэтому правильное смешивание очень важно. Смесь, находящиеся в мешках, устанавливается в специальные приспособления, из которых доставляется на весы с помощью двух шнеков, вращающихся от двигателей. В нижней части весов располагается клапан, соединенный с пневматическим цилиндром. Весы соединены с миксером, куда из весов попадает смесь. В миксере происходит смешивание смеси лопатками, вращающихся двигателем. Готовая смесь направляется путем открытия окна разгрузки пневматическим цилиндром в направляющий бункер. Из бункера смесь подается в стальную полосу, которая системой роликов преобразуется в желоб. Дальше системой роликов желоб заворачивается окончательно уже в проволоку. Готовая порошковая проволока с помощью намоточного станка наматывается на бобину, вращаемого двигателем. Натяжение проволоки регулируется скоростью вращения двигателя роликов и бобины.

С помощью персонального компьютера промышленного исполнения SIMATIC Box PC 620 можно:

- Контролировать процесс работы в реальном режиме времени;

- Получать информацию причин неисправностей и остановки оборудования;

- Вводить информации необходимую для работы (менять состав смеси).

Система управления технологическим процессом состоит из таких элементов как шкаф управления, шкаф контроллера, промышленного компьютера.

Структурная схема управления конвейером будет выглядеть следующим образом: на шкаф контроллеров поступает питание из шкафа управления, управляющие сигналы, сигналы с датчиков поступают на входы контроллеров. Поступающая информация обрабатывается в соответствии с программой управления и с выхода контроллеров подаются сигналы управления.

Из шкафа управления подается питание на электроприводы, которые приводит в движение шнеки, ролики, намотку, бобину, пневмоцилиндры. Питание шкафа контроллеров осуществляется переменным напряжением 220 В, двигателей, пневмоцилиндров - переменным напряжением 380 В, а датчиков - постоянным напряжением 24 В.

Шкаф управления предназначен для централизованного пуска, управления, останова, а также осуществления сигнализации о состоянии оборудования.

Питание приводного электродвигателя осуществляется от сети трехфазного переменного напряжения в 380 В с частотой питающей сети 50 Гц. Питание подается при помощи автоматических выключателей.

В результате работы контроллера, который обрабатывает поступающую информацию о происходящем, могут возникнуть следующая ситуация:

- Поломка одного из элементов оборудования;

- Срабатывание защиты.

После устранения причины останова на пульт управления приходит сигнал о том, что оборудование готово к работе, о чем свидетельствует загоревшая лампочка.

На контроллере «Siemens» используется язык нижнего уровня «STEP 7 SIMATIC Manager v5.2» контроллер поддерживает три вида программного кода STL, FBD, LAD. На компьютере установлена программа верхнего уровня SCADA, связь компьютера с контроллером осуществляется по протоколу Internet TCP\IP.

1.2 Технологический процесс

Шнеки (Рис. 1.2.1). Для включения шнеков в работу контроллер проверяет систему управления на наличия условий работы:

- Наличие напряжения (U380);

- Наличие питания датчиков и исполнительных устройств (PB=24В);

- Наличие нужного давления воздуха в пневмосистеме;

- Нет блокировок от датчиков;

- Нет включения аварийного выключателя;

- Наличие смеси в бункере шнека №1 (гранулированная добавка «премикс»);

- Наличие смеси в бункере шнека №2 (гранулированная добавка «мулекс»).

После создания условий работы, нажимается кнопка пуск и шнеки начинают работу.

Рис. 1.2.1 – Шнеки

Шнеки, вращаемые двигателями доставляют смесь на весы. Весь процесс делится на 3 этапа, сначала доставляется на весы 1/3 смеси из бункера шнека №1, затем 1/3 смеси из бункера шнека №2. Шнеки работают поочередно. Когда набирается нужный вес шнеки прекращают работу. Шнеки имеет датчики работы шнека, в случае если произойдет остановка вращения шнека во время его работы, работа всего оборудования прекращается. Также шнеки не будут работать в том случае, если сработает датчик максимум наличия смеси в бункере раздачи.

Вес каждого компонента выставляется по рецепту оператором с панели оператора (промышленный компьютер).

Весы (Рис. 1.2.2). Весы начинают работу после прекращения работы шнеков, в случае, если смесь находится в весах. С помощью пневматического цилиндра, находящегося в нижней части весов, смесь сбрасывается в миксер.

Рис. 1.2.2 – Весы

Миксер (Рис. 1.2.3). После работы весов, начинает работу миксер. С помощью лопаток, вращаемых двигателем, в миксере происходить смешивание 2-х компонентов.

После смешивания готовая смесь сбрасывается с помощью пневматического цилиндра в бункер раздачи, который является направляющий и непосредственно из него смесь добавляется в проволоку.

Рис. 1.2.3 – Миксер.

Ролики. При включении оборудования, если имеется минимальное количество смеси в бункере раздачи, включается двигатель работы роликов. Со специальной подставки в машину подается металлическая лента, которая с помощью системы роликов приобретает округлый вид, похожий на желоб. В виде желоба лента проходит под раздаточным бункером, из которого желоб наполняется смесью. В том случае, если срабатывает индуктивный датчик, предназначенный для контроля наличия металлической ленты, работа роликов прекращается. Также корпус оборудования оснащен датчиком определения положения и контура, для предотвращения травм и поломки оборудования. В случае срабатывания контурного датчика работа оборудования прекращается. Также имеются два датчика натяжения (концевики), которые срабатывают:

- В случае слабого натяжения проволоки, которое может привести к её запутыванию, в этом случае на время выключается двигатель работы роликов;

- В случае сильного натяжения проволоки, которое может привести к её обрыву, в этом случае на время выключается двигатель работы бобины.

После наполнения желоб окончательно заворачивается другой системой роликов и приобретает окончательную форму проволоки (рис. 1.2.4).

Рис. 1.2.4 – Проволока в разрезе

Бабина, намоточный станок (Рис 1.2.5). После того, как проволока окончательно свернута, она идет на идет на намоточную бобину, вращаемую двигателем, для того, чтобы проволока на бобине наматывалась равномерно, имеется намоточный станок, который приводится в действие двигателем. Намоточный станок имеет два индуктивных датчики, расположенных с разных сторон станка. При срабатывании датчиков происходит переключение фазы питания и направления вращения электродвигателя.

Пульт оператора. Для управления работы оборудования имеется пульт оператора, на котором имеются:

- Кнопка пуск, предназначенная для пуска работы машины;

- Кнопка стоп, предназначенная для экстренного останова машины;

- Кнопка останов в исходном, для останова машины, после завершения технологических операций;

- Кнопка сбор ошибки, предназначенная для сбора ошибки;

- Сигнальная лампа сообщающая о возникшей ошибки и невозможности дальнейшей работы оборудования;

- Сигнальная лампа стоп, сообщающая об остановки оборудования;

- Поворотная ручка №1, которая выставляет скорость работы двигателя бобины;

- Поворотная ручка №2, которая выставляет скорость работы роликов формирующих проволоку.

Рис. 1.2.5 – Бобина, намоточный станок

Готовая порошковая проволока добавляется в металл непосредственно перед заливкой металла в формы.

             

                           

2 Разработка аппаратной части

2.1 Используемые датчики и исполнительные устройства

Для модернизируемого оборудования применяются разные датчики и исполнительные устройства, к которым предъявляются требования по высокой точности работы; высокой надежности при большом количестве включений; возможность быстрой замены и включения в общую систему при ремонте.

В данном случае, в качестве датчиков наличия металлической ленты был выбран индуктивный бесконтактный датчик. Активная зона бесконтактного индуктивного датчика - та область перед его чувствительной поверхностью, где более всего сконцентрировано магнитное поле чувствительного элемента датчика. Диаметр этой поверхности приблизительно равен диаметру датчика.

Индуктивные датчики являются одними из самых распространенных устройств в составе низового оборудования систем управления автоматизированным производством. Объясняется это их высокими эксплуатационными характеристиками, надежностью и низкой стоимостью по сравнению с остальными типами датчиков положения. Индуктивные датчики обеспечивают гарантированное и надежное срабатывание вследствие высокой устойчивости к внешним воздействиям. Они не подвергаются физическому износу и не требуют технического обслуживания.

Для определения наличия смеси используется вибрационные датчики предельного уровня для сыпучих продуктов Вибрационные датчики предельного уровня являются классическим универсальным инструментом и применяются для любых видов сыпучих продуктов. Конструктивно датчик выполнен в форме камертона (вилки), одна из половин которого служит источником колебаний, генерируемых пьезокристаллом, а вторая - приемником. Принцип работы основан на срабатывании датчика в момент изменения амплитуды колебаний в результате соприкосновения с сыпучим продуктом, появляющимся между пластинами. Сигнал, генерируемый в момент срабатывания, преобразуется в управляющий сигнал. Точность срабатывания (в пределах ±5 мм по горизонтали и ±10 мм по вертикали) достигается в любых конструкциях. Основные выполняемые функции - определение максимального уровня сыпучего продукта в емкости.

В машине, для предотвращения травм и поломки оборудования используется датчики определения положения и контура. Комплексная система состоит из источника освещения и собственно контурного датчика, расположенных напротив друг друга. Световая панель, в зависимости от конструктивного исполнения, излучает в сторону контурного датчика поток инфракрасного, или красного света. Объект, находящийся между световой панелью и контурным датчиком, образует тень в световом поле датчика.

Для контроля работы двигателей шнеков используются датчики вращения шнеков. Датчики вращения мгновенно реагируют на затруднение вращения или остановку шнека или вальцов, и оборудование автоматически выключается.

Также имеется датчик давления для сжатого воздуха монометр, принцип работы монометра основан на измерения давлений с помощью пружины бурдона, которая сжимается при воздействии давления.

Для контроля наличия напряжения в сети используются вольтметры, которые включаются параллельно в цепи, на которой измеряется напряжение.

В качестве датчика перегрузки двигателя используется тепловое реле. При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима.

В качестве исполнительных устройств в машине по производству порошковой проволоки используются:

- Двигатель шнека №1, №2 на 380В;

- Двигатель работы миксера на 380В;

- Двигатель роликов на частотном приводе фирмы «Siemens» на 380В с регулировкой по частоте;

- Двигатель бобины на частотном приводе фирмы «Siemens» на 380В с регулировкой по частоте;

- Двигатель на 24В с реверсом через пускатели;

- Пневматические цилиндры.

 

2.2 Обзор и выбор программно-технических средств для построения системы управления

В данном разделе рассмотрены основные технические средства автоматизации, выбор которых в значительной степени определяет качество проектируемой системы. Для того чтобы, система управления указанного выше оборудования работала в автоматическом режиме, необходимо иметь информацию с датчиков и определять состояние исполнительных механизмов. Для этих целей используется контроллер.

Функции контроллера:

- Сбор информации с датчиков, состояние исполнительных механизмов и т.п.;

- Приём команд оператора на управление исполнительными механизмами (с пультов управления или компьютера);

-Выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы в соответствии с заданным алгоритмом в автоматическом режиме и по командам оператора;

-Диагностика работы исполнительных механизмов и выдача рабочих, аварийных сообщений.

Операторская панель связана с контроллером посредством промышленной сети.

 

2.2.1 Выбор контроллера и модулей ввода/вывода

Для автоматизации техпроцесса работы машины по производству порошковой проволоки выбран контроллер фирмы «Siemens». На сегодняшний день одна из самых распространенных фирм. Более миллиона контроллеров работают по всему миру, доказывая день за днем свою прочность, надежность и оптимальную приспособляемость к соответствующему заданию. Эта техника автоматизирует все, что только поддается автоматизации: горные железные дороги, автоматические линии, очистные сооружения, электростанции и производственные установки любой величины и для любой отрасли.

Фирма «Siemens» занимается уже пятнадцать лет инновациями в программируемых системах управления сделали SIMATIC не только лидером мирового рынка, но и безусловным синонимом программируемых систем управления. При этом SIMATIC не просто повлиял на технику ПЛК, но и определяет все новые рубежи развития. Своевременное введение структурированного программирования вместе со стандартными функциональными блоками для создания библиотек программного обеспечения или расширения спектра продуктов более мощными, однако, неизменно совместимыми ЦПУ - вот лишь некоторые примеры из целого множества преимуществ.

Из всего ряда предлагаемых моделей фирмы Siemens, был сделан выбор в пользу модели «SIMATIC S7–300».

По сравнению с другими моделями, такими как: «S7 – 200», «S7 – 400»

«SIMATIC S7–300» является промежуточной моделью.

Более быстродействующей, и с большим количеством модулей вода/вывода, чем у «S7 – 200». По программному обеспечению контроллер «S7 – 300» ближе к более дорогим моделям таким как «S7–400» но менее дорогой.

SIMATIC S7-300 программируемый SIEMENS контроллер стандартного исполнения для эксплуатации в нормальных промышленных условиях для решения задач автоматизации низкой и средней степени сложности.

Широкий спектр модулей SIEMENS контроллера для максимальной адаптации аппаратуры к решению любой задачи:

- Высокая гибкость, возможность использования систем распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности;

- Удобная конструкция, простота монтажа, работа с естественным охлаждением;

- Простота расширения системы в ходе модернизации объекта;

- Высокая производительность контроллера SIEMENS благодаря наличию большого количества встроенных функций;

- Степень защиты IP 20 в соответствии с IEC 529;

- Диапазон рабочих температур при горизонтальной установке 0…60°C (-25…60°C - Outdoor);

- При вертикальной установке 0…40°C (-25…40°C - Outdoor);

- Относительная влажность 5…95%, без конденсата (RH уровень сложности 2 в соответствии с IEC 1131-2);

- Атмосферное давление 795 … 1080 ГПa;

- Изоляция цепи =24 В - испытательное напряжение =500В;

- Изоляция цепи ~230 В - испытательное напряжение ~1460В.

Из ряда моделей контроллеров семейства «SIMATIC S7–300», был выбран контроллер модификации «315-2 DP» (Рис. 2.2.1).

Рис. 2.2.1 – Общий вид контроллера «SIMATIC S7–300»

По причине большого количества поддерживаемых протоколов связи, таких как: MPI , PROFIBUS. Они нужны для возможности подключения и связи:

- Удаленными модулями;

- Другими контроллерами;

- Панели оператора.

И множеством другого промышленного оборудования.

После выбора контроллера необходимо с конфигурировать его, и подобрать необходимые модули ввода/вывода а также при необходимости дополнительные модули связи.

В нашем случае при выборе конфигурации были использованы:

- Блок питания «PS 307 10A» постоянного напряжения 24В и силой тока 10А, для питания модулей ввода / вывода (Рис. 2.2.2).

(Рис. 2.2.2) – Блок питания «PS 307 10A»

- Модуль связи Ethernet «CP 341-1», для связи к персональным компьютером по протоколу TCP/IP (Рис. 2.2.3).

(Рис. 2.2.3) - Модуль связи Ethernet «CP 341-1»

- Дискретный 32-х разрядный модуль ввода «DI32xDC24V» постоянного напряжения 24В для опроса датчиков положения, кнопок и реле (Рис. 2.2.4);

- Дискретный 16-и разрядный модуль вывода «DO16xDC24V/0,5А» постоянного напряжения 24В и возможностью максимальной нагрузки до 0,5 ампера.

Рис. 2.2.4 – модуль ввода, вывода.

 

2.2.2 Выбор центрального процессора

В программируемых контроллерах SIMATIC S7-300 могут быть использованы следующие типы центральных процессоров.

CPU 312 IFM - компактный процессор со встроенными дискретными входами и выходами, для решения простых задач автоматизации, не связанных с обработкой аналоговых сигналов;

CPU 313 - для решения более сложных задач автоматизации;

CPU 313C - компактный центральный процессор с 24 дискретными входами, 16 дискретными выходами, 4 аналоговыми входами для измерения унифицированных сигналов силы тока или напряжения, одним аналоговым входом для подключения датчика температуры Pt100 и 2 аналоговыми выходами. Набор встроенных функций включает в свой состав скоростной счет, измерение частоты или длительности периода, ПИД-регулирование. Может использоваться в качестве автономного блока управления.

CPU 313C-2 PtP и CPU 313C-2 DP: компактные центральные процессоры с 16 дискретными входами, 16 дискретными выходами и встроенным интерфейсом MPI. Могут использоваться в качестве автономных блоков управления. Оба процессора имеют

CPU 314 IFM - компактный процессор со встроенными дискретными и аналоговыми входами и выходами, для решения задач с более высокой скоростью обработки информации;

CPU 314 - для реализации более сложных задач с повышенной скоростью обработки информации;

CPU 314C-2 PtP и CPU 314C-2 DP: компактные центральные процессоры с 24 дискретными входами, 16 дискретными выходами, 4 аналоговыми входами для измерения унифицированных сигналов силы тока или напряжения, одним аналоговым входом для подключения датчика температуры Pt100, 2 аналоговыми выходами и встроенным интерфейсом MPI. Набор встроенных функций включает в свой состав скоростной счет, измерение частоты или длительности периода, ПИД-регулирование, позиционирование по одной оси. Могут использоваться в качестве автономных блоков управления. Оба процессора имеют дополнительный коммуникационный интерфейс:

- CPU 314C-2 PtP – последовательный интерфейс RS 422/ RS 485 для организации PtP связи;

- CPU 314C-2 DP - встроенный интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS-DP.

- CPU 315 - процессор для решения комплексных задач и наличием большого количества периферийного оборудования;

- CPU 315-2 DP - процессор для решения комплексных задач автоматизации с встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP;

- CPU 316-2 DP - один из наиболее мощных процессоров семейства с большим объемом памяти программ;

- CPU 318-2 DP для приложений, требующих программ большого объема и использования распределенных конфигураций ввода-вывода со связью через PROFIBUS-DP.

Контроллер в данной системе построен на основе центрального процессора CPU 315-2DP. Главными критериями выбора были количество поддерживаемых входов/выходов и наличие встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP, для подключения стоек расширения.

 

2.2.3 Выбор системы отображения и ввода/вывода информации

Для удобства отображения информации и ввода / вывода необходимых данных, при работе на формовочной линии, необходимо выбрать систему для ее отображения и изменения.

Среди множества панелей операторов, был выбран персональный компьютер, промышленного исполнения – «SIMATIC Box PC 620», он изображен на рисунке 2.3.5.

 

Рис. 2.2.5 – SIMATIC Box PC 620

 

Промышленный компьютер «SIMATIC Box PC 620» используется для построения встроенных систем компьютерного управления. Он предназначен для непрерывной работы и обладает хорошей стойкостью к механическим воздействиям. Компьютер имеет марку CE, что позволяет применять его не только в промышленных условиях, но и в системах управления общественными зданиями. Компьютер может устанавливаться в ограниченных монтажных объемах. Ширина его корпуса равна 100мм. SIMATIC Box PC 620 характеризуется следующими показателями:

- Прочный металлический корпус, обеспечивающий высокую стойкость к механическим и электромагнитным воздействиям;

- Специальная конструкция держателей, обеспечивающая стойкость жесткого диска к ударным и вибрационным воздействиям;

- Наличие фиксаторов плат расширения;

- Позолоченные контакты интерфейсов, исключающие возможность возникновения коррозийного эффекта;

- Сохранение работоспособности в диапазоне температур от +5 до +45°C;

- Напряжение питания ~110/220В с широким диапазоном допустимых отклонений в соответствии с рекомендациями NAMUR. Опциональный вариант питания напряжением =24В;

- Материнская плата собственной разработки и изготовления;

- Использование архитектуры, ориентированной на применение процессоров Celeron или Pentium III с гнездом FCPGA-370;

- Поддержка оперативной памяти емкостью до 512 Мбайт;

- Встроенная видеокарта с поддержкой AGP графики и возможностью подключения высококачественных VGA или LCD дисплеев. Конфигурируемый объем видеопамяти: 8, 16 или 32 Мбайт;

- Один или два жестких диска;

- 3.5. дисковод 1.44 Мбайт, установленный на специальных держателях;

- Опциональный привод оптических дисков. Возможность установки DVD/CD-ROM или DVD/CD-RW;

- Встроенный интерфейс Ethernet 10/100 Мбит/с, RJ45;

- Встроенный интерфейс PROFIBUS/DP, TTY (опционально);

- Два USB интерфейса;

- Быстрый и простой доступ к замене всех компонентов;

- Два свободных разъема для установки PC-карт;

- Предустановленная операционная система для быстрого ввода в эксплуатацию.

На компьютер перед продажей устанавливается операционная система по желанию клиента. В нашем случае была установлена операционная система «Microsoft Windows 2000 Professional» и SCADA-системы «WinCC v5.1».

2.3 Структура системы автоматизации

Структурная и функциональная схемы позволяют наглядно изобразить основные элементы системы управления и взаимосвязи между ними. Все, входящие в ее состав, компоненты условно можно разделить на 3 уровня.

- Уровень оператора включает в себя пульт управления и промышленный компьютер «SIMATIC Box PC 620»;

- Уровень обработки информации и управления включает в себя контроллер «SIMATIC S7–300»;

- Уровень полевых устройств включает в себя датчики и исполнительные устройства, которые непосредственно взаимодействуют с технологическим процессом;

Рассмотрим эти три уровня более подробно:

1. Уровень оператора. Промышленный компьютер связан с центральным процессором контроллера с помощью протокола Internet TCP\IP, эта связь двунаправленная, так как служит как для управления, так и для индикации состояния системы. Управление исполнительными механизмами с помощью пультов управления происходит не напрямую, а через контроллер, который обрабатывает нажатия кнопок на пультах в соответствии с управляющей программой. Такое решение позволяет грамотно согласовать ручной и автоматический режимы работы.

2. Уровень обработки информации и управления. Это центральный уровень системы управления на котором собирается вся необходимая информация и выдаются управляющие воздействия. В данной системе эти функции выполняет контроллер, который включает в себя центральный процессор, модули ввода и модули вывода. Центральный процессор отрабатывает записанную в него управляющую программу; к нему подключается необходимое количество сигнальных модулей. Модули ввода принимают сигналы с датчиков и пультов управления. Модули вывода выдают управляющие сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет осуществить принципы автоматической системы управления технологическими процессами в масштабах всего производственного участка, что в свою очередь значительно повысит эффективность управления этим участком.

3. Уровень полевых устройств. На этом уровне используется следующая аппаратура:

- индуктивные бесконтактные датчики, вибрационные датчики, контурные и т.п.;

– электродвигатели;

– пневматические цилиндры.

2.4 Соответствие датчиков и исполнительных устройств на модули

В таблице 2.4.1 приведены датчики и другие входа контроллера с их обозначением и описанием.

Таблица 2.4.1 – Входа контроллера

Обозначение

 

Наименование

Описание

1

I 4.0

кнопка пуск

Кнопка пуска работы оборудования

2

I 4.1

кнопка стоп

Кнопка аварийного выключения

3

I 4.2

датчик №1 (бункер №1)

Вибрационный датчик предельного уровня для сыпучих продуктов, наличие смеси в бункере №1

             

 

             

 

Продолжение таблицы 2.4.1             

4

I 4.3

датчик №2 (бункер №2)

Вибрационный датчик предельного уровня для сыпучих продуктов, наличие смеси в бункере №2

5

I 4.4

датчик мин №3 (бункер)

Вибрационный датчик предельного уровня для сыпучих продуктов, наличие минимального уровня смечи в бункере раздачи

6

I 4.5

датчик макс №4 (бункер)

Вибрационный датчик предельного уровня для сыпучих продуктов, наличие максимального уровня смечи в бункере раздачи

7

I 4.6

датчик №5 (конец ленты)

Индуктивный датчик, предназначенный для контроля наличия металлической ленты

8

I 4.7

датчик №6 (контурный)

Датчики определения положения и контура, устанавливается на корпусе оборудования для предотвращения травм

             

I 5.0

датчик №7 (давление)

Монометр, датчик давления для сжатого воздуха

10

I 5.1

датчик №8 наличие 380

Вольтметр, предназначен для контроля наличия питания ~380 В

11

I 12.6

датчик наличие 220

Вольтметр, предназначен для контроля наличия питания ~220 В

12

I 5.2

датчик №9 наличие 24

Вольтметр, предназначен для контроля наличия питания +24 В

13

I 5.3

датчик №10 влево

Индуктивный датчик, при срабатывании переключаются фазы питания и направление вращения электродвигателя

14

I 5.4

датчик №11 вправо

Индуктивный датчик, при срабатывании переключаются фазы питания и направление вращения электродвигателя

             

Продолжение таблицы 2.4.1                           

15

I 5.5

датчик шнека №1

Датчик вращения шнека №1

16

I 5.6

датчик шнека №2

Датчик вращения шнека №2

17

I 5.7

перегруз двигателя №3

Датчик перегрузки двигателя, срабатывает при его поломке

18

I 12.0

датчик натяжение №1

Датчик натяжения проволоки №1 (концевик)

19

I 12.1

датчик натяжение №2

Датчик натяжения проволоки №2 (концевик)

20

I 12.2

кнопка сброс

Кнопка сброс ошибки при срабатывании остановки оборудования

21

I 12.3

кнопка ост исх

Кнопка остановить в исходном, останавливает оборудования после завершения всех этапах работы

22

I 12.4

датчик микс

Вибрационный датчик наличия смеси в миксере

23

I 12.5

датчик вес

Вибрационный датчик наличия смеси в весах

                                         

В таблице 2.4.2 приведены исполнительные устройства и другие выхода контроллера с их обозначением и описанием.

Таблица 2.4.2 Выхода контроллера                                         

Обозначение

 

Наименование

Описание

1

Q 8.0

двигатель №1 (шнек 1)

Двигатель шнека №1 на 380В

2

Q 8.1

двигатель №2 (шнек 2)

Двигатель шнека №1 на 380В

3

Q 8.2

пневмоцилиндр №1 (весы)

Пневматический цилиндр весов

4

Q 8.3

двигатель №3 (миксер)

Двигатель работы миксера на 380В

5

Q 8.4

пневмоцилиндр №2 (микс)

Пневматический цилиндр миксера

6

Q 8.5

двигатель №4 (ролики)

Двигатель роликов на частотном приводе фирмы «Siemens» на 380В с регулировкой по частоте

Продолжение таблицы 2.4.2                           

              7

Q 8.6

двигатель №5 (катушка)

Двигатель бобины на частотном приводе фирмы «Siemens» на 380В с регулировкой по частоте

8

Q 9.0

двигатель №6 (намотка)

Двигатель на 24В с реверсом через пускатели

9

Q 9.1

двигатель №7 (намотка)

Двигатель на 24В с реверсом через пускатели

10

Q 9.2

лмп ошибка

Лампа, сигнализирующая об ошибке

11

Q 9.3

лмп ост исх

Лампа, сигнализирующая о процессе завершения текущей операции и останова оборудования

12

Q 9.4

лмп стоп

Лампа, сигнализирующая об останове оборудования

 


2.5 Разработка схем электрических принципиальных             

2.5.1 Уровень контроллера

Схема электрическая принципиальная подключения модулей ввода/вывода приведена на рисунке 2.5.1, рисунке 2.5.2, рисунке 2.5.3.

На схемах видно что, модули подключены к датчикам (концевым выключателям), пускателям через промежуточное реле. Буквенное цифровое обозначение А1, А2, А3 это нумерация разъемов контроллера. SB1…SB5 кнопки, Лампы HL1 - «Ошибка», HL2 - «Исходное», HL3 - «Стоп», расположены рядом с кнопками на панели управления.

 

Рис. 2.5.1 – Эл. схема подключения модулей ввода

 

 

 

 

Рис. 2.5.2 – Эл. схема подключения модулей ввода

Рис. 2.5.3 – Эл. схема подключения модулей вывода

 

2.5.2 Силовые схемы

Промежуточные реле необходимо для защиты модуля вывода от выхода из строя при коротком замыкании или большом токе нагрузки. Схема электрическая принципиальная силовая представлена на рисунке 2.5.4.

На рисунке 2.5.5 изображена схема подключения двигателя роликов и бобины. На рисунке 2.5.6 изображена схема намоточного станка.

 

Рис. 2.5.4 - Эл. схема силовая, двигатель шнека

 

 

 

Рис. 2.5.5 - Эл. схема двигателя роликов и бобины

Рис. 2.5.6 - Эл. схема двигателя намоточного станка

3 Разработка программной части

3.1 Программное обеспечение нижнего уровня

Нижний уровень программы был написан в среде для программирования контроллеров фирмы SIEMENS «Step7 SIMATIC Manager».

С помощью этой программы выполняется комплекс работ по созданию и обслуживанию систем автоматизации на основе программируемых логических контроллеров SIMATIC S7-300 и SIMATIC S7-400 фирмы Siemens. В первую очередь это работы по программированию контроллеров. Программируемый логический контроллер, (ПЛК) — это микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. В основе работы лежит концепция проекта, под которым понимается комплексное решение задачи автоматизации, включая несколько взаимосвязанных контроллеров, соединяющие их сети и системы человеко-машинного интерфейса. Работу с проектом в целом обеспечивает главная утилита STEP 7 - SIMATIC Manager. STEP 7 позволяет производить конфигурирование программируемых логических контроллеров и сетей (утилиты HWConfig и NetPro). В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом, разбиение на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность использования и подключения отдельных компонент. Завершается конфигурирование загрузкой выбранной конфигурации в оборудование, что по сущности является настройкой оборудования. Утилиты конфигурирования позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж оборудования. Программирование контроллеров производится редактором программ, обеспечивающим написание программ на трех языках:

- LAD - язык релейно-контактной логики;

- FBD - язык функциональных блочных диаграмм;

- STL - язык списка инструкций.

В дополнение к трем основным языкам могут быть добавлены четыре дополнительные языка, поставляемые отдельно:

- SCL - структурированный язык управления, по синтаксису близкий к Pascal;

- GRAPH 7 - язык управления последовательными технологическими процессами;

- HiGraph 7 - язык управления на основе графа состояний системы;

- CFC - постоянные функциональные схемы.

Возможность наблюдения за текущим состоянием программы, доступное при использовании любого языка программирования, обеспечивает не только отладку программного обеспечения, но и поиск неисправностей в подключаемом оборудовании, даже если оно не имеет средств диагностики. В проект STEP 7 могут быть, включены системы человеко-машинного интерфейса, например операторские панели, конфигурируемые с помощью производимого Siemens программного обеспечения ProTool или WinCC Flexible, или персональный компьютер с программным обеспечением WinCC. Интеграция проектов для ЧМИ в проект STEP 7 облегчает автоматическое связывание проектов для контроллера и операторского интерфейса, ускоряет проектирование и позволяет избежать ошибок, связанных с раздельным использованием программ. В полной мере эти преимущества проявляются при использовании системы проектирования PCS7, в основе которой также используется STEP 7. Основной вид программы приведен на рисунке 3.1.1

В процессе написания программы использовался

FBD - язык функциональных блочных диаграмм и GRAPH 7 - язык управления последовательными технологическими процессами.

Рис. 3.1.1 – Общий вид программы «Step7»

Перед началом разработки программы необходимо изучить последовательность выполнения операций АФЛ.

После чего, разработчиком составляется конфигурация в окне «HW Config» рисунок 3.1.2. Выбран контроллер «CPU 315-2 DP», составляется конфигурация нужного количества модулей ввода / вывода, а также модуль связи с компьютером и блок питания для контроллера. Модуль связи

«CP 343-1» осуществляет обмен данными с компьютером по протоколу TCP/IP.

Далее в окне «NetPro» выбирается протокол связи рисунок 3.1.3. Там же прописываются IP адрес локальный – контроллера и IP адрес партнера - ПК.

После этого желательно создать «таблицу символов». Она создается в окне «Symbol Editor», в ней расписаны все используемые входа и выхода, а также маркера, таймера, счетчики и блоки, используемые в программе.

Это необходимо для присвоения каждому из них более понятного имени, чем буквенное фибровое обозначение.

 

 

 

Рис. 3.1.2 – Конфигурация контроллера

Рис. 3.1.3 – Конфигурация протоколов связи

Во время написания программы, при прописывании протоколов связи и модулей связи, а также модулей ввода / вывода – в основной части появляются функциональные блоки.

Программа разбита на следующие блоки:

- OB1 - объединяющий блок, через него подключаются к работе остальные блоки с программой (Приложение).

- FB11 – блок обработки ошибок, в нем написана программа обрабатывающая возможные ошибки и аварии при работе оборудования. (Приложение).

- FB12 блок обработки запуска оборудования, проверкиусловаия для включения оборудования (Приложение).

- FB13 блок обработки работы шнеков (Приложение).

- FB14 блок обработки работы весов (Приложение).

- FB15 блок обработки работы миксера (Приложение).

- FB16 блок обработки работы роликов, бобины, намоточного станка (Приложение).

- FB17 блок обработки работы пульта управления оборудованием (Приложение).

- FB18 блок обработки передачи работы шнека, весов, миксера (Приложение).

 

3.2 Программное обеспечение верхнего уровня

Для отображения информации и ввода, вывода данных используется промышленный ПК. На него установлена SCADA-системы «WinCC v5.1».

SCADA-система WinCC. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – централизованный контроль и сбор данных) система SIMATIC WinCC (Windows Control Center) – это компьютерная система человеко-машинного интерфейса, работающая под управлением операционных систем Windows 95/98/NT/2000 и предоставляющая широкие функциональные возможности для построения систем управления различного назначения:

- Простое построение конфигураций клиент-сервер;

- Возможность использования в составе резервированных систем автоматизации;

- Расширенные функции контроля граничных значений благодаря использованию ActiveX элементов;

- OPC (OLE for Process Control) интерфейс для реализации функций обмена данными;

- Простое и быстрое конфигурирование системы в сочетании с пакетом STEP 7.

Система SIMATIC WinCC разработана для решения задач визуализации и оперативного управления. Система оснащена мощным интерфейсом для связи с процессом, пригодна для работы со всем спектром изделий SIMATIC, обеспечивает парольный доступ к управлению процессом, обладает высокой производительностью. Базовая конфигурация системы обладает высокой универсальностью и может быть использована для построения систем управления самого разнообразного назначения.

В ядре системы для хранения архивов и конфигурации проекта используется стандартная база данных Sybase SQL Anywhere. Лицензия на использование этой базы данных и утилит к ней входит в комплект поставки WinCC.

Базовая конфигурация системы включает в свой состав набор функций, позволяющих выполнять событийно управляемую сигнализацию, архивирование результатов измерений, регистрировать технологические данные и параметры настройки конфигурации, функции управления и визуализации. В нее входят следующие редакторы:

1) WinCC Explorer - представляет собой верхний уровень системы WinCC. Он содержит все функции управления для системы WinCC в целом. Все модули системы WinCC запускаются отсюда. Кроме того здесь можно конфигурировать и запускать модули Run-Time.

2) WinCC Graphics Designer - редактор для построения графических объектов визуализации и управления, среда для создания графического представления окон человеко-машинного интерфейса(кадров прооцесса).

3) WinCC Alarm Logging - отвечает за сбор и хранение сообщений. Он содержит разнообразные функции, предназначенные для приема сообщений от различных процессов, а также функции подготовки, отображения, квитирования и хранения этих сообщений.

4) WinCC Tag Logging - содержит функции, предназначенные для получения значений переменных от выполняющихся процессов и подготовки этих данных для отображения и архивирования.

5) WinCC Report Designer - предоставляет функции, необходимые для создания форм отчетной документации, формирования отчетов и задания условий их вывода на печать.

6) WinCC User Administrator - инструмент для удобного управления пользователями и правами доступа.

7) WinCC Global Script - редактор, позвляющий создавать на языке «CИ» сценарии общие для всего проекта (или для нескольких проектов), которые выполняются циклически или при возникновении каких-либо условий.

Создание проекта. В самом начале, при создании проекта необходимо обозначить, через какой протокол связи будет работать «WinCC». В окне «Tag Management» (Рис. 3.2.1), надо подгрузить драйвер «SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE»

Это специальный драйвер связи для контроллеров «Siemens» 7-й версии (S7) под управлением «Step 7». После подключения этого драйвера появится множество протоколов:

- MPI;

- PROFIBUS;

- Industrial Ethernet;

- Slot PLC;

- TCP/IP;

- PROFIBUS (II);

- Industrial Ethernet (II);

- Named Connections.

 

Рис. 3.2.1. – Добавление драйвера связи «SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE»

Так как в нашем проекте нижнего уровня связь осуществляется через протокол связи TCP/IP, то мы заходим в него и создаём там новое соединение (New Connection). После создания в нем новой группы (New Group), создаем там теги и присваиваем им имена переменных, находящихся в символьной таблице нижнего уровня. Это необходимо для работы с ними в «WinCC». Общий вид программы показан на рисунке 3.2.2.

Теги можно добавлять по мере надобности в процессе написании программы.

 

Рис. 3.2.2 – Общий вид «Тегов» и «WinCC»

В нашем проекте всего 3-е окна для управления и отображения информации, остальные экраны являются вспомогательными (для прорисовки сложных изображений).

Графическая часть интерфейса создается в редакторе «Graphics Designer». В этом редакторе создается интерфейс для пользователя, одно из окон пользователя изображено на рисунке 3.2.3.

Экран Главный – нужен для оперативного отображения информации о состоянии АФЛ, таких как:

- Состояние связи – контроллера и компьютера;

- Нажатие кнопки «Стоп»;

- «Остановить в исходном»;

- Наличие ошибки.

Информация о состояние АФЛ обновляется по изменению переменных в контроллере «upon chenge».

 

 

 

Рис. 3.2.3 - Общий вид окна «Graphics Designer»

Так же с этого окна есть возможность перейти на другие окна, такие как:

- Ошибка - окно ошибка, позволяет выводить на экран не исправности АФЛ, (обновление происходит каждые 2 секунды);

- Настройки – окно настройки, позволяет оператору вводить данные, для изменения режима работы АФЛ.

Рисунки этих окон можно увидеть в приложении, с их описанием при разных обстоятельствах.

4 Расчет экономической эффективности

4.1 Суть проекта и исходные данные для расчета

В данном проекте осуществляется автоматизация изготовления проволоки с ферросплавами для литейного производства, работающего до внедрения проекта на ручном управлении. В связи с необходимостью повышения эффективности производства, снижения брака было принято решение об автоматизации производства с использованием контроллера фирмы SIEMENS S7 «315-2 DP» и персональным компьютером промышленного исполнения SIMATIC Box PC 620.

Автоматизация отдельных операций в процессе работы позволит снизить затраты на производство за счет повышения надежности оборудования, увеличить срок работы оборудования, повысить качество изготовления проволоки, уменьшить материальные затраты.

Экономическая эффективность внедрения АСУ определяется посредством разностного подхода на основе сравнительной оценки базового варианта и проектного.

Процесс оценки эффективности осуществляется в следующей последовательности:

1)       Оценка необходимых инвестиционных затрат на реализацию проекта;

2)       Оценка получаемой экономии производственных затрат от реализации проекта;

3)       Планирование денежного потока с использованием разностного подхода;

4)       Расчет показателей эффективности проекта.

Срок жизни проекта составляет 5 лет, что обусловлено сроком предполагаемого использования результатов проекта без существенных изменений.

Соответствующие исходные данные для расчета по базовому и проектному вариантам представлены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета

Наименование данных

Характеристика

Базовый

вариант

Проектный

вариант

Годовая программа производства деталей

Вг, м.-год

1890000

1890000

Коэффициент сменности, kсм

3

3

Штучное время обработки детали (tшт), мин

0,16

0,14

Часовая тарифная ставка основных рабочих: СЗЧС, руб./час.

36,1

36,1

Коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату: КД.З 

1,1

1,1

Коэффициент, учитывающий приработок рабочих ά

1,4

1,4

Коэффициент, учитывающий отчисления в фонд соц.страхования

1,272

1,272

Коэффициент, учитывающий численность бригады βо

1

1

Первоначальная (восстановительная) стоимость Кот, руб/ед.

3500000

3722000

Количество технологического оборудования О

1

1

Коэффициент занятости технологического оборудования μо

1

1

Норма годовых автоматизированных отчислений по оборудованию А, %

10

10

 

 

Продолжение таблицы 4.1                           

Затраты на ремонт оборудования

Ср %

1,6

1,6

Годовой расход силовой электроэнергии

Эс, кВт*ч/год

125000

126000

Стоимость 1 кВт*ч электроэнергии Цэ, руб./ кВт*ч

1,65

1,65

Суммарная установленная мощность оборудования Nyi, кВт

25

26

Коэффициент спроса электроэнергии Кспр

0,5

0,5

Процент брака, КБ

0,15

0,05

Затраты на смазочно-обтирочные материалы

СВ, руб/год.м.

75000

75000

Затраты на приспособления, Сп, руб/год

10000

10000

Площадь занимаемая оборудованием SO, м2

100

110

Коэффициент занятости площади μS

0,70

0,70

Годовые расходы на содержание помещения СКГ, руб./(м2*год)

200

200

Коэффициент учитывающий прочие цеховые расходы КПРЦ

0,25

0,25

 

4.2 Расчет инвестиционных вложений

Инвестиционные затраты связаны с приобретением необходимого для реализации проекта движимого и недвижимого имущества, нематериальных активов, проектных работ, пусконаладочных работ и т.п.

Расчет затрат на разработку определяется исходя из учета только тех затрат, которые обусловлены разработкой данного проекта, в расчете на период проектных работ по созданию системы.

Время разработки проекта – 1 месяц, в разработке участвуют 1 специалист.

Затраты на разработку рассчитываются по формуле 4.1

 

,               (4.1)

 

где - затраты на разработку, (руб);

- фонд оплаты труда разработчиков за соответствующий период (заработная плата с отчислениями), (руб);

- затраты на эксплуатацию оборудования, используемого в процессе разработки проекта, (руб.);

- затраты на расходные материалы, обусловленные проектом, (руб.);

- затраты на информационное обеспечение проекта, (руб.);

- затраты на содержание и эксплуатацию помещения (рабочих мест разработчиков, в том числе коммунальные платежи, уборка помещения и т.п.); допускается использовать среднюю стоимость аренды аналогичных площадей, (руб.);

- прочие затраты на разработку, не учтенные в предыдущих статьях (или накладные расходы, которые включают затраты на оплату труда административно-управленческого персонала, обслуживающего персонала, дополнительные услуги сторонних организаций и др.).

Фонд заработной платы одного разработчика за месяц с отчислениями определяется по формуле 4.2:

 

,               (4.2)

 

где - оклад специалиста в зависимости от занимаемой должности, категории, руб./мес.;

- коэффициент дополнительной заработной платы, учитывающий надбавки к основной;

- коэффициент, учитывающий ставку единого социального налога и страховой тариф на обязательное страхование от несчастных случаев на производстве в зависимости от класса профессионального риска (ЕСН составляет 26% и плюс страховой тариф в зависимости от отрасли от 0,2% до 8,5%).

В данном проекте специалисты-разработчики имеют одинаковую категорию, оклад специалиста составляет 5020 руб/мес.

Дополнительная заработная плата по предприятию – 20% к окладу ежемесячно.

Страховой тариф для отрасли, к которой относится предприятие (информационно-вычислительное обслуживание) – 0,2%, отсюда ЕСН -26,2%.

Фонд оплаты труда разработчиков на время разработки составит:

 

,               (4.3)

 

где - число разработчиков

- время необходимое на разработку 1(мес.).

 

,

 

Затраты на эксплуатацию оборудования (), используемого в процессе разработки проекта в данном случае содержат затраты на содержание и эксплуатацию компьютерной и оргтехники. В основном это затраты на потребляемую оборудованием электроэнергию.

Затраты на электроэнергию за весь период разработки вычислим по формуле 4.4:

,              (4.4)

 

где - мощность, потребляемая оборудованием в час, (Вт*ч);

- продолжительность рабочего дня, (ч);              

- рабочих дней в месяце , (дней);

- цена за 1 Вт*ч электроэнергии, (руб).

Потребляемая мощность оборудования, используемого при разработке, приведена в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Потребляемая мощность электроэнергии за период разработки проекта

Наименование

Потребляемая мощность, Вт*ч

Кол-во, м.

Всего, Вт*ч

Энергопотребление компьютера

400

1

400

Энергопотребление осветительных приборов

40

1

40

Энергопотребление вспомогательного оборудования (принтер, факс, и т.д.)

40

1

40

ИТОГО

480

 

Стоимость электроэнергии составляет 2 руб/кВт*ч, таким образом затраты на электроэнергию за весь период разработки составят:

 

,

 

Для разработки проектов потребуются расходные материалы (канцтовары, бумага, материалы для обслуживания оргтехники и т.п.). Затраты на расходные материалы () могут быть рассчитаны по статьям исходя из реальной (заявленной) потребности в них разработчиков либо приняты на среднем уровне для рассматриваемого предприятия по данным фактически осуществляемых и учтенных затрат. В нашем случае по данным бухгалтерского учета средний уровень затрат на материалы в месяц составляет 228,75 руб. на человека. За период разработки Затраты на материалы составят:

 

 

Таблица 4.3 - Затраты на разработку системы управления

Статьи затрат

Сумма, (руб.)

Фонд оплаты труда разработчиков

7602,29

Эксплуатация оборудования, используемого в процессе разработки проекта

168,96

Расходные материалы

228,75

ИТОГО затрат на разработку

8000

 

Затраты на разработку являются инвестиционными затратами, осуществляемыми в начальном периоде t0.

Состав инвестиционных затрат для реализации данного проекта представлен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Состав инвестиционных затрат на реализацию проекта

Статьи затрат

Сумма, руб.

Контроллер управления

90000

Компьютер пром. исполнения

77000

Датчики

30000

Реле

15000

Предохранители

10000

Разработка системы

8000

Монтаж оборудования (3% от стоимости оборудования)

6660

 

Продолжение таблицы 4.4             

Пусконаладочные работы

(1,5% от стоимости оборудования)

3330

ИТОГО инвестиционных затрат

239990

 

4.3 Расчет экономии затрат на производство

Технологическая себестоимость изготовления изделий определяется по формуле 4.5:

 

СТi=Cзпi+Соi+Соснi+Скi+Спi+Сомi,                                          (4.5)

 

где СТi – технологическая себестоимость производства одного изделия, руб./шт

Cзпi – заработная плата основных и вспомогательных рабочих (с отчислениями), приходящая на изделие при выполнении i-й операции;

Соi Соснi              - затраты по эксплуатации оборудования, оснастки, приходящее на изделие при выполнении i-й операции;

Скi – затраты по использованию производственного здания, приходящее на изделие при выполнении i-й операции;

Спi – прочие цеховые расходы, приходящие на изделие при выполнении i-й операции.

СОМi – затраты на основной материал приходящееся на изделие при выполнении i-й операции.

 

Заработная плата (с отчислениями), приходящаяся на изделие по операции:

 

Сзпi=Сзоi+Сзвi+Сзиi ,                                                                      (4.6)

 

где Сзоi, Сзвi – заработная плата основных и вспомогательных рабочих (с отчислениями), приходящее на изделие при выполнении i-й операции, руб./м.

Сзиi - заработная плата инженерно-технических работников, связанных с выполнением i-й операции, В рамках данного проекта оборудование 1 машинист. Он является основным рабочим. Поэтому необходимо рассчитать заработную плату основных рабочих, т.е. СЗП= СЗОi руб./шт

Заработная плата основных рабочих по операции определяется по формуле 4.7:

 

,                                          (4.7)

 

По базовому варианту:

 

CбЗПi=36,1*1,4*1,1*1,272*0,16/60*1= 0,1886 (руб./м.)

 

По проектному варианту:

 

CпЗПi=36,1*1,4*1,1*1,272*0,14/60*1= 0,1650 (руб./м.)

 

Затраты на эксплуатацию оборудования определяются по формуле 4.8:

 

,               (4.8)

 

где САi –амортизационные отчисления по оборудованию, в расчете на изделие при выполнении i-операции;

СРiЭiВi – затраты на ремонт оборудования, энергию, смазочно-обтирочные материалы.

Амортизационные отчисленияАi ) в расчете не включаются в себестоимость на данном этапе. Целесообразно считать прирост амортизационных отчислений в связи с приростом стоимости основных фондов в процессе технического оснащения участка в расчете на всю программу выпуска, что будет осуществлено позже.

Затраты на ремонт оборудования охватывают затраты на все виды ремонтов (капитальный, текущий и другие), на осмотры и все виды межремонтного обслуживания, включая расходы на материалы, энергию, оплату труда ремонтных рабочих отчислениями и прочие необходимые расходы. Данные затраты определяются по нормативам затрат, установленным самим предприятием исходя из плановой сметы соответствующих затрат; по аналогии с уровнем затрат, осуществленных в прошлых периодах или на аналогичных производствах; или исходя из установленного процента от первоначальной стоимости ОПФ.

Для данного расчета затраты на ремонт оборудования составляют 1,6% от первоначальной стоимости оборудования:

 

,               (4.9)

 

С'Pi= , руб./м.

 

С''Pi=, руб./м.

 

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле 4.10:

 

,               (4.10)

 

где СЭСi – затраты на силовую электроэнергию, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;

СЭТi – затраты на технологическую электроэнергию, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;

Затраты на силовую электроэнергию рассчитываются по формуле 4.11:

 

,               (4.11)

 

СбЭСi= (руб./м.)

 

СпЭСi= (руб./м.)

 

Затраты на технологическую электроэнергию рассчитываются по формуле 4.12:

 

,               (4.12)

 

СбЭТi= (руб./м.)

 

СпЭТi= (руб./м.)

 

Итого затраты на электроэнергию:

 

СбЭ=0.109+0.0036=0.1126 (руб./м.)

 

СпЭ=0.11+0.0036=0.1136 (руб./м.)

 

Затраты на смазочно-обтирочные материалы включают затраты на охлаждающие жидкости, производственную воду, и другие вспомогательные материалы:

,               (4.13)

 

СбВi= (руб./м.).

 

СпВi= (руб./м.).

 

 

В итоге рассчитываем затраты на эксплуатацию оборудования:

 

СбОi=0.02963+0.1126+0.03968=0.18191 (руб./м.)

 

СпОi=0.03151+0.1136+0.03968=0.18479 (руб./м.)

 

Затраты по оснастке включают затраты на приспособления:

 

СОСНi=,               (4.14)

 

СбОСНi= , (руб./м.)

 

СпОСНi=, (руб./м.)

 

Затраты на содержание помещения включают амортизационные отчисления, ремонт, отопление, освещение.

 

,              (4.15)

СбКi= (руб./м.)

 

СпКi= (руб./м.)

 

Прочие цеховые затраты включают расходы по охране труда и технике безопасности, канцелярские расходы, содержание прочего цехового персонала, аппарата управления и др. Они устанавливаются исходя из норматива, установленного на конкретном предприятии. В рамках данного расчета примем уровень прочих цеховых затрат пропорционально сумме затрат на заработную плату и затрат :

 

,                                                         (4.16)

 

СбПi=(36,1*0,16/60*1+0,18191)*0,25= 0,0695 руб./м.

 

СППi=(36,1*0,14/60*1+0,18479)*0,25= 0,0673 руб./м.

 

Затраты на основные материалы определяются по следующей формуле 4.17:

 

,                                           (4.17)

 

где СОМ – затраты на основные материалы, руб./шт

МЗ – масса заготовки, в кг. МЗ=30 кг;

СМ - стоимость 1 кг материалов, в руб. См=10 руб/кг;

СOТХ – стоимость 1 кг отходов, в руб. См=3,50 руб./кг;

KБ – коэффициент брака.

 

СБОМ=0,1*(20-0)*(1+0,15)= 2,3 (руб./м.)

 

СПОМ= 0,1*(20-0)*(1+0,05)= 2.1 (руб./м.)

 

Определим полную технологическую себестоимость операции изготовления изделия по базовому и проектируемому вариантам:

 

СБТi= 0,377+0,18191+0,00529+0,00741+0,0695+3,43 = 4,07 (руб./м.)

 

СПТi= 0,342+0,18479+0,00529+0,00741+0,0657+3,15 = 3,75 (руб./м.)

 

Таблица 4.5 - Текущие затраты на годовую программу

Наименование затрат

Базовый вариант

Проектный вариант

Экономия (+),

Перерасход (-)

руб./м.

руб./ год

руб./шт

руб./ год

руб./шт

руб./ год

Зарплата основных

рабочих СЗО

0,1886

356454

0,1650

311850

0,0236

44604

Затраты на ремонт оборудования СР

0,02963

56000,7

0,03151

59553,9

-0,00188

-3553,2

Затраты на электроэнергию СЭ

0,1126

212814

0,1136

214704

-0,001

-1890

Затраты на смазочно-обтирочные материалы СВ

0,03968

74995,2

0,03968

74995,2

0

0

Затраты на эксплуатацию оборудования Со

0,18191

343809,9

0,18479

349253,1

-0,00288

-5443,2

Затраты по оснастке СОСН

0,00529

9998,1

0,00529

9998,1

0

0

 

 

 

Продолжение таблицы 4.4                                                                                   

Затраты по использованию производственного здания Ск

0,00741

14004,9

0,00815

15403,5

-0,00074

-1398,6

Прочие цеховые расходы СП

0,0695

131355

0,0673

127197

0,0022

4158

Затраты на основные материалы СОМ

2,3

4347000

2,1

3969000

0,2

378000

Полная технологическая себестоимость

2,75271

5202621

2,53053

4782701

0,22218

419920

                           

4.4 Планирование денежных потоков и расчет показателей экономической эффективности проекта

Экономическим эффектом от реализации проекта является снижение себестоимости производства проволоки.

Для планирования денежного потока в данном случае используется разностный подход, в рамках которого учитываются все изменения в затратах на производство и экономия затрат. Инвестиционные затраты должны возмещаться за счет получаемой в результате реализации проекта экономии текущих затрат. Экономия текущих затрат рассматривается как дополнительный источник дохода и поэтому подлежит налогообложению.

Срок жизни проекта составляет 5 лет, что обусловлено планируемым сроком использования результатов проекта без каких-либо существенных изменений.

Шаг расчета составляет 1 год.

Приток средств в проект формируется из разницы (экономии) затрат на производство по проектному и базовому варианту. Экономия затрат рассчитывается по формуле 4.18:

 

,                                                                       (4.18)

 

Годовая экономия затрат составила 419920 руб.

Отток средств формируется из следующих статей: инвестиционные затраты, налог на имущество и прибыль.

Суммарные инвестиционные затраты приведены в пункте 4.2: – 239990 руб. Инвестиционные затраты осуществляются в начальный момент времени t0.

Поскольку в проекте осуществляется приобретение основных фондов, происходит прирост амортизируемой стоимости оборудования, и необходимо учесть соответствующие изменения величины амортизационных отчислений, а также налога на имущество.

Амортизация начисляется от первоначальной стоимости приобретаемого оборудования. Первоначальная стоимость по правилам бухгалтерского учета включает стоимость купли-продажи по контракту, затраты на транспортировку, хранение в пути, монтаж, пусконаладочные работы и др. То есть сумма инвестиционных затрат в данном проекте подлежит амортизации. Нормы годовых амортизационных отчислений по данной группе оборудования – 10%. Метод начисления амортизации - линейный.

Налог на имущество рассчитывается по формуле от среднегодовой стоимости имущества, ставка 2,2%:

 

,                                                         (4.19)

 

Расчет амортизации и налога на имущество представлен в таблице 4.6.

 

 

 

Таблица 4.6 - Расчет амортизации и налога на имущество по приобретаемому в рамках проекта оборудованию

ГГод

Стоимость на нач. года

Сн

Стоимость на конец года

Ск

Амортиз. отчисления

10%

Среднегодовая стоимость оборудования

Налог на имущество

1

239990

215991

23999

227990

5016

2

215991

191992

23999

203991

4488

3

191992

167993

23999

179992

3960

4

167993

143994

23999

155993

3432

5

143994

119995

23999

131994

2904

 

Налог на прибыль рассчитывается по формуле 4.20:

 

,                                                                       (4.20)

 

Денежный поток от операционной деятельности формируется по следующей формуле 4.21:

 

.                                                         (4.21)

 

Для дисконтирования денежных потоков ставка дисконта установлена на уровне средней доходности по депозитным вкладам в коммерческих банках высокой степени надежности и составляет 10,5%. Ставка на риск не корректируется, поскольку проект имеет высокую степень надежности, риск по проекту минимален.

Планирование денежных потоков представлено в таблице 4.7.

6

 


Таблица 4.7 - План денежных потоков и расчет показателей эффективности проекта

Статья

0

1

2

3

4

5

I. Инвестиционные затраты (I)

239990

 

 

 

 

 

II. Операционная деятельность

 

 

 

 

 

 

Экономия затрат (С01)

 

419920

419920

419920

419920

419920

Амортизационные отчисления по приобретенным основным фондам (ΔА)

 

23999

23999

23999

23999

23999

Налог на имущество по приобретаемому оборудованию (ΔНи)

 

5016

4488

3960

3432

2904

Налог на прибыль (в части экономии затрат) (ΔНп)

 

82980,8

83086,4

83192

83297,6

83403,2

Чистая прибыль (как результат экономии) (ΔЧП)

 

331923,2

332346

332768

333190

333613

III. Эффективность проекта

0

1

2

3

4

5

- чистый денежный поток от операционной деятельности (CF)

 

355922,2

356345

356767

357189

357612

- чистый денежный поток проекта (NCF)

-239990

355922,2

356345

356767

357189

357612

- чистый денежный поток проекта кумулятивный (накопленный)

-239990

115932,2

472277

829044

1186233

1543845

-коэффициент дисконтирования (Е=10,5%)

1,000

0,905

0,819

0,741

0,671

0,607

- дисконтированный денежный поток

-239990

322109,59

291846

264364

239674

217070

-дисконтированный денежный поток кумулятивный (накопленный)

-239990

104918,64

386795

614321

795962

937114

6

 


Рассчитаем показатели эффективности проекта.

Чистый доход проекта составит:

 

(руб.),                                          (4.22)

 

Чистый дисконтированный доход проекта рассчитывается по формуле (4.23) и составит:

 

(руб.),                                           (4.23)

 

 

 

Рентабельность инвестиций рассчитывается по формуле 4.24:

              (4.24)

 

(руб.).

 

Внутренняя норма доходности может быть определена по формуле. Для получения отрицательного значения ЧДД норма дисконта была увеличена до 151,5%, отрицательное значение ЧДД составило:

 

= - 16810,15.

 

 

Используя формулу 4.25 рассчитаем:

 

,               (4.25)

 

Срок окупаемости определим в соответствии с формулой, только для дисконтированных денежных потоков. Таким образом, дисконтированный срок окупаемости составит:

 

 

Таким образом, проект автоматизации оборудования по производству проволоки с ферросплавами за счет внедрения контроллера SIMATIC S7-300 является эффективным. Проект направлен на снижение затраты на производство за счет повышения надежности оборудования, на увеличение срока работы оборудования, на повышение качества изготовления проволоки, на уменьшение материальных затрат.

Чистый дисконтированный доход проекта составил 937114 руб.. Срок окупаемости проекта составил 8,6 месяца, рентабельность инвестиционных затрат 7,43; внутренняя норма доходности 149%.

 

 

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Требования по обеспечению комфортности на рабочем месте

Предприятие, на котором находиться оборудование, предназначенное для производства проволоки с ферросплавами, представляет собой завод по производству чугунного и стального литья в песчано-глинистые формы, точного стального литья по выплавляемым моделям, вакуумное литье, центробежное литье производство цветного литья под высоким и низким давлением, литье в кокиль литье цинка под высоким давлением жидкая штамповка (КамАЗ Металлургия). На заводе изготавливается достаточно большая номенклатура изделий из различных материалов. Производственный процесс включает различные технологические процессы: литье, изготовление стержней, термическая обработка, окраска. Для исключения воздействия вредных факторов на заводе проводится комплекс мероприятий по промышленной безопасности. Для осуществления контроля за охраной труда и промышленной безопасности существует соответствующая служба, подчиняющаяся главному инженеру предприятия. Эта служба проводит инструктажи рабочих и ИТР, осуществляет проверки за состоянием промышленной безопасности.

Оборудование располагается на территории корпуса чугунного литья. На данном участке рабочие проходят периодические инструктажи по технике безопасности, обучение по электро - безопасности и пожарной безопасности. В технологическом процессе заложены инструкции по охране труда для различных профессий, которым необходимо следовать всем рабочим.

Отопление участка производится нагретым воздухом с температурой 35-60°С. Относительная влажность воздуха не более 70%, скорость движения воздуха не превышает 0,3 м/с.. По опасности поражения электротоком по ГОСТ 12.1.009-78 участок относится ко 2 классу.

Параметры микроклимата – температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха – оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Повышенная влажность может привести к перегреву тела, недостаточная же влажность вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания может вызвать загрязнение болезнетворными бактериями.

Нормы производственного микроклимата установлены системой безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 и строительными нормами СН 2.2.4.548-96.

На участке температура воздуха составляет 18-22°С, относительная влажность воздуха не более 70%, скорость движения воздуха не превышает 0,3 м/с.

В технологическом процессе на параметры микроклимата могут повлиять выделения вредных веществ при изготовлении изделия. Для удаления загрязненного воздуха используется промышленная вентиляция.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 на участке организуется приточно-вытяжная вентиляция.

Также присутствует шум. Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека и снижая производительность труда. Утомление рабочих и операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствуя появлению травм.

Шум является всякий нежелательный для человека звук. Шум даже, если невелик (при уровне 50-60 дБ (А)) создает значительные нагрузки на нервную систему человека, оказывая на него психологические воздействия. Это особенно часто наблюдается у людей умственного труда. Под воздействием шума превышающий 85-90 дБ (А) в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Сильный шум резко отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, на продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходит изменение объема внутренних органов. Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряя процесс утомления, ослабляя внимание и замедляя психические реакции. Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь.

Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости человека (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемый этим путем 20-30дБ меньше уровня воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека. Работающие в таких условиях испытывают раздражительность, головные боли, утомляемость. Такие воздействия в процессе работы могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. При увеличении звука от 70 до 90 дБ производительность снижается на 20%.

Различают следующие потери слуха:

- 1 степень (легкое снижение слуха) – потеря слуха в области речевых частот составляет 10-20 дБ на частоте 4000 Гц – 40-80 дБ;

- 2 степень (умеренное снижение слуха) – потеря слуха составляет 21-30 дБ и 45-85 дБ;

- 3 степень (значительное) – потеря слуха соответственно составляет 31 дБ и 58-98 дБ;

Проведение предварительных медицинских осмотров при поступлении на работу и периодических осмотров аудиометрическим контролем позволяет выявить начальные формы нарушений слуховой функции у лиц с повышенной чувствительностью к шуму, своевременно принять меры по сохранению трудоспособности человека, в диапазоне речевых частот 500-2000 Гц и на частоте 4000 Гц.

Исходя из концепции влияния шума на организм выдвинута гипотеза о том, что шумы средних уровней, ниже 80 дБ, не вызывающие потери слуха тем не менее оказывают утомляющее неблагоприятное влияние, которое складывается с аналогичным влиянием от категорий тяжести и напряженности труда. Предложено постулировать тождественность и сенергичность эффекта влияния шума, как одной из компонента рабочей среды, и самой трудовой нагрузки на целостный организм человека.

В таблице 5.1 указаны рекомендуемые нормы гигиены труда и профессиональных заболеваний Академии медицинских наук предельные уровни звука в зависимости от категорий тяжести и напряженности труда, являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности. Базовым уровнем в этой таблице является уровень звука 80 дБ как безопасный согласно исследованиям отечественных гигиенистов. Он соответствует нулевому риску потери слуха по стандарту ИСО-1999-75. Графы со знаком «+» в таблице относятся к случаям редко встречающихся сочетаний напряженного и очень напряженного труда с тяжелым, которых не должно быть в практике, учитывая необходимость оздоровлением условий труда.

 

Таблица 5.1- Оптимальные уровни звука, дБ

Категория

напряженности

труда

Категория тяжести труда

легкая

средняя

тяжелая

очень

тяжелая

Мало напряженная

80

80

75

75

Умеренно

Напряженная

70

70

65

65

Напряженная

60

60

+

+

Очень напряженная

50

50

+

+

 

Социальные значения проблемы борьбы с шумом заключаются в улучшении условий труда и отдыха, снижении текучести кадров, проявлении периода активной деятельности работающих, повышении удовлетворительности трудом. Оценка социально-экономической эффективности мероприятий по снижению шума связана со степенью акустической безопасности труда, которая характеризуется вероятностью повреждения слуха. Социальный ущерб от шума определяется числом рабочих, получивших повреждение слуха, социальная эффективность мероприятий по снижению шума – их оздоровительным эффектом, т.е. уменьшением заболеваний. Стандартом установлено, что для обеспечения допустимых шумовых характеристик рабочих мест при разработке технологического процесса, а также при организации рабочих мест следует принимать в первую очередь все необходимые меры по снижению шума на рабочем месте и разработки шумобезопасной техники ГОСТ 12.1.003-83.

Методы установления значений допустимых шумовых характеристик машин изложены в ГОСТ 12.1.023-80, в котором установлен порядок определения предельно допустимых и технически достижимых значений.

При нормировании шумовых характеристик рабочих мест регламентируется общий шум на рабочем месте независимо от числа источников шума в помещении и характеристик каждого в отдельности. В условиях производства в большинстве случаев технически трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных, а из терпимых условий, т.е. таких, когда вредное воздействие шума на человека не проявляется или проявляются незначительно. Поэтому санитарное нормирование представляет собой компромисс между гигиеническими требованиями и техническими возможностями да данном этапе развития науки и техники. Нормируемой шумовой характеристикой рабочих мест являются уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Основной шумовой характеристикой машины являются уровни ее звуковой мощности в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1000 Гц, на основании которых машины сравниваются по мощности и проводятся необходимые акустические расчеты.

Основными источниками шума станков – зубчатые колеса, электродвигатели. Под вибрацией обычно понимаются сложные колебания в механической системе. Принято различать общую и локальную вибрации. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности - сиденье, пол; локальная вибрация оказывает отдельные действия на отдельные части тела. Общей вибрации подвергаются рабочие и водители транспортных средств, операторы. Нормируются параметры вибрации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.012-90. Общая вибрация вызывает сотрясение всего организма, с частотой менее 0,7 Гц. Хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, происходящая из-за нарушений нормальной деятельности органов равновесия по причине резонансных явлений. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскоростей, может быть причиной вибрационной болезни – стойких нарушений физиологических функций организма, обусловленных преимущественно воздействием на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна. Локальная вибрация вызывает спазм сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. При локальной вибрации наблюдается нарушений деятельности центральной нервной системы, как и при общей вибрации. Виброболезнь относится к группе профзаболеваний. Восстановление нарушенных функций протекают очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. В первом случае производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающего, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Во втором случае осуществляют ограничение параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации. При этом учитывают условия установки и режим работы стационарного виброактивного технологического оборудования в цехах.

На предприятии имеется отдел разработок программного обеспечения, который оборудован тремя персональными ЭВМ, клавиатурой, принтером, мышью и другими периферийными устройствами.

Помещение, в котором находится рабочее место имеет следующие характеристики:

- длина помещения: 5 м;

- ширина помещения: 2.5 м;

- высота помещения: 2,5 м;

- число окон: 1;

- число рабочих мест: 3;

- освещение: естественное (через окна) и общее искусственное.

Оптимальные параметры микроклимата производственных помещений приведены в таблице 5.2 (ГОСТ12.1.005-88 - Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны).

Для создания в рабочем помещении нормального микроклимата, а также удаления из него вредных газов, паров и пыли необходимо применять вентиляцию. В кабинетах, дисплейных аудиториях широко применяют конденционирование воздуха. Конденционирование - это создание и поддержание в рабочей зоне производственных помещений постоянных или изменяющихся по заданной программе параметров воздушной среды, осуществляемое автоматически. Для кондиционирования воздуха применяют бытовой кондиционер БК-1500.

 

Таблица 5.2 - Оптимальные параметры микроклимата производственных помещений

 

Сезон

Температура воздуха, t, ºС

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Холодный и переходной (среднесуточная температура воздуха меньше 10 ºС )

22-24

60-40

0,1

Теплый (среднесуточная температура воздуха 10 ºС и выше)

21-23

23-24

60-40

60-40

0,1

0,2

Запылённость воздуха не должна превышать 0.75 мг/м3. На одного сотрудника отдела должен приходиться объём помещения 15м3 при площади 4.5 м2 (без учёта проходов и оборудования). В течение трудового дня необходимо обеспечить воздухообмен помещения объёмом 25-50 m3, отвод влаги 350-500 г и тепла 50 кДж на каждый килограмм массы тела работающего.

Требования к естественному освещению СНиП-23-05-95

Нормативное значение коэффициента естественного освещения (КЕО) при боковом освещении равно 1.2 %, освещённость при работе с экраном дисплея -200 лк, при работе с экраном дисплея и документом - 300 лк.

-              Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

-              Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток.

Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

 

5.2 Расчет зануления

Для расчета необходимы следующие данные:

а) мощность электородвигателей

- эл.двигатель шнека №1 Р1 = 1,5 кВт:

- эл.двигатель шнека №1 Р2 = 1,5 кВт:

- эл.двигатель катушки Р3 = 5 кВт:

- эл.двигатель барабана Р4 = 5 кВт:

Р1-4=13 кВт

б) рабочий ток, Ip = 34,2 А;

в) линейное напряжение, Uл = 380 В;

г)напряжение на фазе, Uф = 220 В;

д) номинальный ток предохранителя, Iн = 68,4 А;

е) сопротивление трансформатора, Zт = 0,056 Ом;

ж) условие срабатывания защиты, Iк.з. 3Iн =205,2 А.

Определяем сопротивление фазного и нулевого защитного проводников

 

,               (5.1)

 

где = 0,018 Ом мм2/м – удельное сопротивление медного проводника;

l = 100 м – длина линии;

S = 25 мм2 – площадь сечения медного провода.

Определяем активное сопротивление стальной полосы Rн.з прямоугольного сечения S= 40*4 мм длиной l = 0,1 км используемой в качестве нулевого защитного проводника электродвигателя.

Ожидаемая плотность тока в стальной полосе:

 

ј = Iк.з/S=1,28 А/мм2

 

при ј = 1,5 Xw = 1,09 Ом/км

Xн.з = Xw * l = 0,0184 Ом (5.6)

Внешнее индуктивное сопротивление Xп.

Xn = 0,6 Ом/км;

Xп =Xn * l =0,06 Ом (5.7)

Находим действительное значение токов однофазного короткого замыкания, проходящих по петле фаза – нуль.

При замыкании фазы на корпус двигателя

 

              (5.2)

 

Поскольку действительное значение тока однофазного короткого замыкания (341А) превышает наименьшее допустимое по условиям срабатывания защиты (205А) нулевой защитной проводник выбран правильно, т.е отключающая способность системы зануления обеспечена.

 

5.3 Организация техники безопасности на рабочем месте

В ГОСТ 12.0.003-90 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» приводится классификация элементов условий труда, выступающих в роли опасных и вредных производственных факторов. Они подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические, психофизиологические.

При работе с ЭВМ мы сталкиваемся, в основном, с физическими и психофизиологическими опасными и вредными производственными факторами. Биологические и химические опасные факторы при этой работе не встречаются.

При работе с компьютером пользователь ПК испытывает значительную нагрузку, как физическую - сидячее положение, нагрузка на глаза, так и умственную, что приводит к утомлению и снижению его трудоспособности к концу рабочего дня.

На рабочем месте оператор подвергается воздействию следующих неблагоприят­ных факторов:

- недостаточное освещение;

- шум;

- электромагнитное излучение;

- выделение избытков теплоты.

Требования безопасности, эргономики и технической эстетики к рабочему месту.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. Важнейшим условием эргономической безопасности человека при работе перед экраном монитора является правильный выбор визуальных параметров самого монитора и светотехнических условий рабочего места.

Работа с дисплеем при неправильном выборе яркости и освещенности экрана, контрастности знаков, цветов знака и фона, при наличии бликов на экране, дрожании и мелькании изображения приводит к зрительному утомлению, головным болям, к значительной физиологической и психической нагрузке, к ухудшению зрения и т.п.

Если при работе на ПК необходимо одновременно пользоваться документами, то следует иметь в виду, что зрительная работа с печатным текстом и с изображением на экране имеет принципиального отличия: изображение светится, мелькает, дрожит, состоит из дискретных элементов, менее контрастно. Снизить или устранить утомление можно только правильным выбором режима воспроизведения изображения на экране, источника освещения (местного или общего), расположения материалов (в целях уменьшения длины или частоты перевода взгляда).

Человек должен так организовать свое рабочее место, чтобы условия труда были комфортными и соответствовали требованиям СНиП.

В частности, при организации рабочего места программиста соблюдаются следующие основные условия:

- удобство рабочего места (ноги должны твердо опираться на пол, подставка для ног;

- голова должна быть наклонена немного вниз;

- достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять необходимые движения и перемещения (руки при работе с клавиатурой должны находиться перед человеком; пальцы должны обладать наибольшей свободой передвижения; клавиши должны быть достаточно чувствительны к легкому нажатию):

- необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач (внешнее освещение должно быть достаточным и равномерным: должна быть настольная лампа с регулируемым плафоном для дополнительного подсвета рабочей документации);

- необходимый обзор (центр экрана монитора должен быть расположен чуть ниже уровня глаз; монитор должен отстоять от глаз человека на расстоянии 45-60 сантиметров; должна регулироваться яркость и контрастность изображения);

- уровень акустического шума и вибрации не должен превышать допустимого значения;

- нормальный температурный режим;

- нормальная влажность воздуха;

- достаточная вентиляция рабочего места.

При длительной работе с компьютером под воздействием заряженных частиц на теле человека может появиться аллергическая сыпь.

Практическая реализация указанных факторов риска может приводить к зрительному и общему утомлению, болевым ощущениям в позвоночнике и различных группах мышц. Этих нарушений можно избежать. Человек должен оставаться здоровым и работоспособным как во время, так и после длительной работы с компьютером.

Рабочий стул программиста должен быть снабжен подъемно-поворотным механизмом. Высота сиденья должна регулироваться в пределах 400 - 500 мм. Глубина сиденья должна составлять не менее 380 мм, а ширина - не менее 400 мм. Высота опорной поверхности спинки не менее 300 м изменяться в пределах 90 м, ширина - не менее 380 мм. Угол наклона спинки стула к плоскости сиденья должен - 90°. Схема рабочего места оператора приведена на рисунке. На рисунке цифрами обозначены:

1)     Стол;

2)     Стул;

3)     Подставка для ног;

4)     Системный блок;

5)     Монитор;

6)     Клавиатура;

7)     Принтер;

8)     Лоток для бумаги;

9)     Окно.

 


Рисунок 5.1 - Схема рабочего места программиста: а) вид спереди; б) вид с верху; в) вид с боку.

 

Общая характеристика рабочего места. На рабочем месте инженера должны быть созданы условия для высоко­производительного труда. В настоящее время всё большее применение находят автоматизированные рабочие места, которые оснащаются персональными ЭВМ с графическими дисплеями, клавиатурами и принтерами.

В данном дипломном проекте разрабатываются программы, составляющие часть ПО для работы с информацией и документами.

Требования к уровню шума. Требования к уровню шума (ГОСТ 12.1.003-83. Шум). Уровень шума для инженера-программиста составляет не более 50 дБ.

Шумовое воздействие является фактором, отрицательно влияющим на производительность. Шум возникает во время работы оборудования, источником его также могут быть разговоры в помещении, звуки, доносящиеся с улицы и др. Диапазон слышимых звуков укладывается в пределах от 0 до 140 дБ. Предельно допустимый уровень звукового давления составляет 50 дБ.

Для предотвращения пагубных влияний шума необходимо соблюдать правильную эксплуатацию оборудования, его профилактическое обслуживание и своевременный ремонт.

Требования безопасности к излучению от дисплея. В стандарт Р 50948-96 и в СНиП включены требования и нормы на параметры излучений дисплеев (они соответствуют шведскому стандарту): напряженность электромагнитного поля в 50 сантиметрах вокруг дисплея по электрической составляющей равна 2.5 В/м.

Плотность магнитного потока в 50 сантиметрах вокруг дисплея составляет 250 нТл в диапазоне частот 5 Гц-2КГц; поверхностный электростатический потенциал составляет 500 В. Время работы за дисплеем не должно превышать 4-х часов в сутки.

Излучение, сопровождающее работу монитора, может весьма отрицательно сказываться на здоровье человека. Спектр этого излучения достаточно широк: это и мягкое рентгеновское излучение, и инфракрасное, и радиоизлучение, а также электростатические поля. Единственным средством борьбы с этим излучением до недавнего времени были защитные фильтры.

Но в настоящее время достаточно широко распространились мониторы с низким уровнем излучения - так называемые LR - мониторы (Low Radiation). Эти устройства отвечают одной из двух спецификаций, выработанных Шведским Национальным Советом по Измерениям и Тестированию MPR (Swedish National Board of Measurement and Testing).

Экран монитора размещается на столе или на подставке так, чтобы расстояние наблюдения информации на его экране не превышало 700мм, оптимальное расстояние -450-500мм. Экран дисплея по высоте расположен на столе или подставке так, чтобы угол между нормалью к центру экрана и горизонтальной линией взора составлял 20 градусов.

Положение экрана определяется:

- Расстоянием считывания (0.60 + 0.10 м);

- Углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна предусматриваться возможность регулирования экрана:

- По высоте +3 см;

- По наклону от 10 до 20 относительно вертикали;

- В левом и правом направлениях.

Зрительный комфорт в основном определяется следующими факторами:

- Четкостью на экране, клавиатуре и в документах;

- Освещенностью и равномерностью яркости между окружающими условиями и различными участками рабочего места;

- Размерами знаков;

- Расстояние между знаками по горизонтали: 0,25 высоты знака;

- Расстояние между строками: 0,5-1,0 высоты знака;

- Количеством знаков в строке: 4-80;

- Максимально допустимым количеством строк для цветного изображения: не более 25.

Угол наблюдения экрана, а также других средств отображения в горизонтальной плоскости (угол разворота блока отображения дисплея относительно оператора) в общем случае не превышает 60 градусов. При наличии трех и более дисплеев в рабочей зоне допускается увеличение этого угла, но он не должен превышать 90 градусов. При этом используется вращающееся кресло.

Основные эргономические требования, предъявляемые к клавиатуре. Пульт дисплея размещен на столе или подставке так, чтобы высота клавиатуры пульта по отношению к полу составляла 650-720 мм. При размещении пульта на стандартном столе высотой 750 мм используется кресло с регулируемой высотой сиденья и подставка под ноги. Пульт размещается прямо перед оператором или левее, если оператор работает с документами и ведет записи.

Для оператора ввода данных документ (бланк) располагается на расстоянии 450-500 мм от глаз оператора, преимущественно слева, при этом угол между экраном и документом в горизонтальной плоскости не превышает 30-40 градусов.

Клавиатуру и "мышь" располагают в оптимальной зоне. Эта зона составляет не более 300 - 400мм от точки опоры локтя оператора.

Размещение кресла оператора в рабочей зоне. Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Кресло оператора должно быть устойчивым. Его конструкция, размеры, форма, наклон сиденья и спинки позволяют сидеть, выпрямившись, поддерживая тяжесть верхней части туловища не напряжением мышц спины, а путем опоры на спинку. Лучшей является квадратная форма сиденья со сторонами равными 400 мм. и с выемкой, соответствующей форме бедра. Поверхность сиденья сделана мягкой.

Сиденье имеет некоторый наклон назад (на 5-6 градусов), обеспечивающий устойчивость позы, высота сиденья кресла от поля 400-450 мм. Если по условиям работы сиденье расположено выше, используют подставку для ног. Спинка кресла имеет вогнутую форму.

При длительной работе (более 6 часов), если во время работы необходим отдых, имеется возможность изменить по желанию оператора угол наклона спинки стула, но не более чем на 45 градусов.

Размещение устройств документирования. Необходимо предусматривать возможность различного размещения документов: сбоку от автоматизированного рабочего места, между монитором и клавиатурой и т.п. Устройства документирования, ввода-вывода информации располагаются справа от оператора в зоне максимальной досягаемости. Шумящие устройства вынесены за пределы рабочей зоны.

Требования к рабочей позе оператора. Большое значение придается правильной рабочей позе пользователя ЭВМ. Требования к рабочей позе оператора ЭВМ следующие:

- Шея не должна быть наклонена более чем на 20° (между осью «голова-шея» и осью туловища);

- Плечи должны быть расслаблены, локти - находиться под углом 80° - 100°, а предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении.

При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Причина неправильной позы оператора обусловлена следующими факторами:

- Нет хорошей подставки для документов;

- Клавиатура находится слишком высоко, а документы - слишком низко;

- Некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.

В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации:

- Используется передвижная клавиатура, а не встроенная;

- Предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры, документов и экрана, а также подставка для рук.

5.4 Организация системы пожаро - и электробезопасности на рабочем месте

Каждый работающий в отделе, независимо от занимаемой должности, обязан четко знать и строго выполнять установленные правила пожарной безопасности.

Ответственность за противопожарное состояние отдела, несет руководитель, а при его отсутствии - лица, исполняющие их обязанности.

Руководитель подразделения и другие должностные лица, ответственные за пожарную безопасность, обязаны:

а) Обеспечить соблюдение установленного противопожарного режима во вверенного ему подразделении;

б) Следить за исправностью вентиляции, оборудования и принимать немедленные меры к устранению обнаруженных неисправностей, могущих привести к пожару или аварии;

в) Следить за тем, чтобы после окончания работы проводилась уборка рабочих мест и помещений, отключалась электросеть, за исключением дежурного освещения;

г) Обеспечить исправное содержание и постоянную готовность к действию имеющихся средств пожаротушения, связи и сигнализации;

д) Знать пожарную опасность технологического производства;

е) Следить за своевременным выполнением противопожарных мероприятий, предложенных отделом промышленной безопасности завода и пожарной охраной;

ж) Организовать в ОИС пожарные дружины (боевые расчеты ПД) и обеспечивать их систематическую подготовку (программа ПТМ и противопожарные тренировки);

з) Обеспечить пожарно-техническую подготовку рабочих, служащих и ИТР, не допускать на работу лиц, не прошедших противопожарного инструктажа при поступлении на работу или при переводе с другого участка;

На стендах по пожарной безопасности вывесить распоряжение о назначении ответственного за противопожарное состояние в помещениях ОИС, инструкцию по пожарной безопасности, табель боевого расчета, план эвакуации.

В соответствии с «Правилами пожарной безопасности» все рабочие, и РСиС при оформлении на работу обязаны пройти первичный инструктаж по пожарной безопасности.

Повторный противопожарный инструктаж с лицами, занятыми на работах с применением ЛВЖ, проводится один раз в месяц, а с остальными - 1 раз в квартал. Инструктаж проводит лицо, ответственное за пожарную безопасность отдела.

Внеочередной инструктаж проводится в случаях:

- Грубого нарушения работником правил пожарной безопасности;

- Допущенного пожара на объекте (в подразделении);

- Резкого изменения характеристики пожарной опасности объекта.

Проведение инструктажа оформляется в карточке по технике безопасности с подписями инструктирующего и инструктируемого.

Все рабочие и служащие должны проходить специальную противопожарную подготовку в системе производственного обучения с целью широкого изучения правил пожарной безопасности для предприятия, цеха, участка, установки, здания или сооружения.

Противопожарная подготовка ИТР, служащих и рабочих состоит из противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму. Периодичность занятий по пожарно-техническому минимуму - один раз в год.

Лица, виновные в нарушении правил пожарной безопасности, в зависимости от характера нарушений и их последствий несут ответственность в дисциплинарном, административном или уголовном порядке.

Содержание помещений. Хранилища информации, помещения для хранения перфокарт, перфолент и пакетов магнитных дисков должны располагаться в обособленных помещениях, оборудованных негорючими стеллажами и шкафами.

В машинных залах ЭВМ не разрешается устанавливать шкафы для хранения материалов и предметов.

Над и под машинными залами ЭВМ не допускается размещать пожароопасные и взрывопожароопасные помещения и склады.

Ремонтировать блоки ЭВМ непосредственно в машинных залах не разрешается.

Для всех производственных и складских помещений должна быть определена категория взрывопожарной и пожарной опасности, а также класс зоны по Правилам устройства электроустановок, которые надлежит обозначить на дверях помещений.

На дверях всех служебно-бытовых помещении должна быть маркировка о назначении и принадлежности, с указанием фамилии ответственного по пожарной безопасности. Во всех производственных, складских и служебных помещениях должны быть вывешены инструкции о мерах пожарной безопасности, табель боевого расчета, а у телефонных аппаратов - таблички с указанием номера телефона вызова пожарной охраны.

Знаки пожарной безопасности должны быть выполнены в соответствии с НПБ-160-97 “Цвета сигнальные, знаки пожарной безопасности...”

Пути эвакуации. При эксплуатации эвакуационных путей и выходов должно быть обеспечено соблюдение проектных решений и требований нормативных документов по пожарной безопасности (в том числе освещенности, количеству, а также по наличию на путях эвакуации знаков пожарной безопасности).

Проходы, выходы, коридоры, тамбуры, лестницы запрещается загромождать различными предметами, оборудованием, производственными отходами и мусором, а также хранить (в том числе временно) инвентарь и материалы. Запрещается забивать двери эвакуационных выходов. Все двери эвакуационных выходов должны свободно открываться в направлении выхода из здания. На случай возникновения пожара должна быть обеспечена возможность безопасной эвакуации людей, находящихся в производственном помещении.

Режим курения.Курение на территории завода, в складских и производственных помещениях, а также в служебно-бытовых помещениях, запрещается.

Курение разрешается только в специально отведенных местах, согласованных с ПЧ-39 4-ОГПC и оборудованных пепельницами из негорючих материалов, ящиками с песком и указателями места для курения.

Порядок хранения веществ и материалов.Хранить в складах (помещениях) вещества и материалы необходимо с учетом их пожароопасных физико-химических свойств.

Хранить вещества и материалы с неизученными параметрами по пожарной взрывной опасности запрещается.

В машинных залах ЭВМ допускается иметь в небьющейся таре не более 0,5л ЛВЖ для мелкого ремонта и ТО машин.

Электрооборудование складов по окончании рабочего дня обесточиваться. Аппараты, предназначенные для отключения электроснабжения склада, должны располагаться вне складского помещения на стене из негорючих материалов или на отдельно стоящей опоре, заключаться в шкаф или нишу с приспособлением для опломбирования и закрываться на замок.

Дежурное освещение в помещениях складов, а также эксплуатация газовых плит, электронагревательных приборов и установка штепсельных розеток не допускается.

Кладовщик перед закрытием склада должен лично произвести обход всех помещений и, лишь убедившись в их пожаробезопасном состоянии,

Содержание средств пожаротушения и сигнализации. Содержание средств пожаротушения, связи и сигнализации должно соответствовать требованиям ППБ-01-93.

Первичные средства пожаротушения, размещенные в подразделениях завода состоят на балансе этих подразделений. Ответственность за сохранность и постоянную готовность их к действию возлагается на руководителей подразделений. Средства пожаротушения и пожарный инвентарь должны быть окрашены в красный цвет в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.026-76.

Повседневный контроль за содержанием и постоянной готовностью к действию средств пожаротушения, находящихся в подразделениях, осуществляет ответственный по пожарной безопасности и члены пожарной дружины подразделения.

Установки пожарной и охранно-пожарной сигнализации должны содержаться в исправном состоянии, обеспечивать прием и передачу сигнала о пожаре в любое время суток. Запрещается отключать пожарную и охранно-пожарную сигнализацию на обеденный перерыв и в ночное время. Запрещается закрывать извещатели пожарной сигнализации стеллажами и штабелями материалов, доходящими до потолка и мешающими распространению дыма, тепла, света.

Использовать пожарной техники для хозяйственных, производственных и прочих нужд, не связанных с обучением персонала и пожаротушением, категорически запрещается.

Порядок действия при пожаре. Каждый рабочий, служащий и ИТР при обнаружении пожара или признаков горения (задымление, запах гари, повышение температуры и т.п.) обязан:

- Немедленно должен сообщить об этом в пожарную охрану по телефону 7-61-01, при этом необходимо сообщить координаты возникновения пожара, номер цеха, а также сообщить свою фамилию;

- Там, где имеется пожарный извещатель, разбить стекло пожарного извещателя, нажать кнопку и подождать ответного гудка. Если в течение 3-5 секунд обратного сигнала не поступило, то вновь нажать на кнопку;

- Принять, по возможности, меры по эвакуации людей, тушению пожара и сохранности материальных ценностей;

- Начать тушить очаг загорания имеющимися средствами пожаротушения;

- Принять меры по вызову к месту пожара руководителя подразделения или другого должностного лица.

- При необходимости отключить электроэнергию (за исключением систем противопожарной защиты).

Руководитель отдела или лицо, его замещающее, прибывший к месту пожара, обязан:

- Продублировать сообщение о возникновении пожара в пожарную часть и поставить в известность вышестоящее руководство, диспетчера;

- В случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение, используя для этого имеющиеся силы и средства;

- Организовать встречу подразделений пожарной охраны и оказать помощь в выборе кратчайшего пути для подъезда к очагу пожара.

5.5 Правовые вопросы обеспечения БЖД

ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ. Термины и определения.

ГОСТ 12.0.001-82 ССБТ. Основные положения. Настоящий стандарт устанавливает цели, задачи и структуру Системы стандартов безопасности труда (далее — ССБТ), а также объекты стандартизации.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. Настоящий стандарт распространяется на вредные вещества, содержащиеся в сырье, продуктах, полупродуктах и отходах производства, и устанавливает общие требования безопасности при их производстве, применении и хранении. Стандарт не распространяется на вредные вещества, содержащие радиоактивные и биологические вещества (сложные биологические комплексы, бактерии, микроорганизмы и т.п.).

ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ. Организация обучения по безопасности труда. Общие положения.

ГОСТ Р 12.1.052-97 ССБТ. Информация о безопасности веществ и материалов (паспорт безопасности). Основные положения.

ГОСТ Р 12.0.006-02 ССБТ. Общие требования к управлению охраной труда в организации. Настоящий стандарт устанавливает общие требования к системе управления охраной труда в организации.

Требования, содержащиеся в настоящем стандарте, применимы к любой организации независимо от ее организационно-правовой формы, которая намерена:

- Создавать систему управления охраной труда;

- Обеспечивать внедрение, функционирование и последовательное совершенствование системы управления охраной труда;

- Проводить сертификацию системы управления охраной труда;

- Проводить самооценку и самодекларацию соответствия функционирующей системы управления охраной труда требованиям охраны труда и настоящего стандарта.

ГН 2.2.5.563-96. Предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения кожных покровов вредными веществами.

СанПиН 2.2.0.555-96. Гигиенические требования к условиям труда женщин. Целью настоящего документа является предотвращение негативных последствий применения труда женщин в условиях производства, создание гигиенически безопасных условий труда с учетом анатомо-физиологических особенностей их организма, сохранение здоровья работающих женщин на основе комплексной гигиенической оценки вредных факторов производственной среды и трудового процесса.

ПОТ Р М 004-97. Правила по охране труда при использовании химических веществ.

МУ ОТ Р М 02-99. Методические указания по оценке травмобезопасности рабочих мест для целей их аттестации по условиям труда.

РД 153-34.0-03.702-99. Инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве.

ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление. Настоящий стандарт распространяется на защитное заземление и зануление электроустановок постоянного и переменного тока частотой до 400 Гц и устанавливает требования по обеспечению электробезопасности с помощью защитного заземления, зануления.

Стандарт не распространяется на защитное заземление, зануление электроустановок, применяемых во взрывоопасных зонах, на электрифицированном транспорте, судах, в металлических резервуарах, под водой, под землей и для медицинской техники.

ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.

ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ 12.3.032-84 ССБТ. Работы электромонтажные. Общие требования безопасности. Настоящий стандарт распространяется на электромонтажные работы при монтаже электроустановок.

Стандарт не распространяется на электромонтажные работы, выполняемые под водой, в шахтах и рудниках.

ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения.

ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. Настоящий стандарт устанавливает общие требования пожарной безопасности к объектам защиты различного назначения на всех стадиях их жизненного цикла: исследование, разработка нормативных документов, конструирование, проектирование, изготовление, строительство, выполнение услуг (работ), испытание, закупка продукции по импорту, продажа продукции (в том числе на экспорт), хранение, транспортирование, установка, монтаж, наладка, техническое обслуживание, ремонт (реконструкция), эксплуатация (применение.) и утилизация. Для объектов, не соответствующих действующим нормам, стандарт устанавливает требования к разработке проектов компенсирующих средств и систем обеспечения пожарной безопасности на стадиях строительства, реконструкции и эксплуатации объектов.

ГОСТ 12.2.037-78 ССБТ. Техника пожарная. Требования безопасности.

ГОСТ 12.4.009-85 ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание. Настоящий стандарт устанавливает основные виды пожарной техники, предназначенной для защиты от пожаров предприятий, зданий и сооружений (далее — объекты), а также требования к ее размещению и обслуживанию.

Стандарт не распространяется на: установки пожаротушения и пожарной сигнализации, предназначенные для защиты транспортных средств; пожарные поезда, суда, вертолеты и самолеты.

ГОСТ 12.4.155-85 ССБТ. Устройство защитного отключения. Классификация. Общие технические требования.

5.6 Вывод

В соответствии с принятыми нормами, в отделе разработок программного обеспечения обеспечивается необходимое освещение, созданы удобные и правильные с точки зрения эргономики рабочие места, соблюдены требования технической эстетики и требования к ЭВМ.

Для сотрудников отдела в процессе работы одним из важнейших факторов, влияющих на производительность труда при длительной зрительной работе, является достаточное освещение рабочего места. Это достигается правильным выбором и расположением осветительных приборов.

Рабочее место организовано таким образом, что условия его труда стали комфортны и соответствуют требованиям СанПиН:

- Удобство рабочего места;

- Достаточное освещение;

- Нормальный температурный режим;

- Необходимая вентиляция.

Для безопасной работы на ПК оператор должен пройти инструктаж по охране труда на конкретном рабочем месте, а так же проверку знаний, в том числе по электробезопасности.

В целом условия труда в отделе качества соответствуют общепринятым нормам, сотрудникам обеспечены комфорт и благоприятные условия труда.

Заключение

В результате выполнения дипломного проекта был автоматизирован технологический процесс работы продольнораскатного станка заготовки торсиона. Поставленные задачи в дипломном проекте были решены полностью. В результате автоматизации были получены следующие преимущества:

- облегчение условий труда;

- повышение производительности труда;

- своевременное определение и устранение ошибок в работе станка;

- удешевление стоимости выпускаемой продукции;

 

Также рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Было разработано оптимальное рабочее место оператора. По проведенным расчетам  защитного заземления, было определено количество заземлителей, которые будут способствовать снижению до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением.

По выполненным технико-экономическим расчетам, внедрение данной АСУ ТП на производство, окупится в течение 1 года, а чистая текущая стоимость  реализации проекта составляет 32980,2 руб.

Таким образом, разработанный проект является экономически эффективным.

 

Список использованного материала

 

1.      «Электронный самоучитель по программированию PIC контроллеров для начинающих» / Е.А. Корабельников. г.Липецк. 2005г. – 89 стр.

2.      «Практикум по конструированию устройств на PIC контроллерах. Часть1» /  Е.А. Корабельников. г.Липецк.  2005г. – 60 стр.

3.      «Практикум по конструированию устройств на PIC контроллерах. Часть2» /  Е.А. Корабельников. г.Липецк. 2005г. – 57 стр.

4.      «Borland C++ Builder 3.1 Руководство разработчика Том2» / Д. Оллсоп, Р.Аллен, Х.Алманай . г.Санк-Петербург. 1995г. – 817 стр.

5.      «Borland C++ Builder. Энциклопедия программиста. Platinum Edition» / Ч. Калверт, К. Рейсдорф. Издательство: ДиаСофтЮП. г. Москва. 1998г. – 875 стр.

6.      «Самоучитель программирования на языке C++ в системе Borland C++ Builder 3.1» / С. Бобровский. Издательство: ДЕСС КОМ, I-PRESS 2000г. – 272стр.

7.      «Программирование в среде Delphi 7.0» / А. Л. Клевцов, С. В. Глушаков. Издательство "Фолио"  2003 г. –  528 стр.

8.      «Delphi 7 на примерах» / Ю.А. Шпак издательство "Юниор" г.Санк-Петербург. 2003 г. – 384 стр.

9.      «Delphi 7: Для профессионалов» / Кэнту М. издательство "Питер". г.Санк-Петербург  2004 г. – 1104 стр.

10. www.gosthelp.ru

11. www.icpdas.com

12. www.nnz-ipc.ru 

13. www.ipc2u.ru

14. «Безопасность технологических процессов и производств. Охрана труда» / П.П. Кукин, В.Л. Лапин. – издательство «Высшая школа», 1999г. – 318 стр.

15. «Безопасность жизнедеятельности» / С.В. Белов, А.В. Ильницкая и др. – издательство «Высшая школа», 2001г. – 483 стр.

16. «Экология и безопасность жизнедеятельности», Методические указания для разработки главы в дипломных проектах. / Ю. М. Воздвиженский, В. К. Иванов, Н.А. Короткова, Е. Н. Костромина, , СПбГУТ, СПб, 2005.

17. «Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов: (Вторая редакция)» / Коссов В.В., Ливщиц В.Н., Шахназарова А.Г. – М.: ОАО «НПО «Изд-во «Экономика», 2000. – 421 стр.

«Методические указания по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов» / Р.Г. Цатурова, М.М. Мазурова, А.В. Голубева, , СПбГУТ, СПб, 2003.

98

 

Информация о работе Разработка АСУ машиной приготовления проволоки с ферросплавами