Устройство и принцип действия пультов управления

                                            Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….3

1. Общее понятие пульта управления…………………………….......4
1. Устройство пульта управления……………………………..…………………………4
2. Требования к пульту управления……………………….……………………………….6
2. Общие эргономические требования………………………...………………………………….8

Заключение………………………………………………………………….10

Список литературы…………………………………………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

    

       Под пультом управления понимают устройство, предназначенное для контроля и управления работой процессов и устройств. С такими приспособлениями мы встречаемся в повседневной жизни ежедневно. Выключатель света, мобильный телефон, компьютер – всё это пульты управления.

       Создавая  пульт управления, мы имеем дело  с системой взаимодействия человека и машины и прибегаем к помощи такой науки как эргономика. Без знания основ эргономики невозможно рациональное построение пультов управления. Вот несколько определений «эргономики», предложенных разными авторами:

      Эргономика - это наука, изучающая человека или группу людей и их деятельность в условиях современного производства с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда.

       Под эргономикой понимается область знания, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системах «человек – техника - среда» с целью обеспечения ее эффективности, безопасности и комфорта.

      Эргономика - наука, изучающая связи в системах «человек – машина - среда» и совершенствующая эти связи с целью увеличения производительности таких систем, уменьшения возможностей ошибок оператора, сохранения здоровья и хорошего самочувствия работника.

       Эргономика - научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности, связанной с использованием машин (технических средств). Человек, машина и среда рассматриваются в эргономике как единое целое, в котором ведущая роль принадлежит человеку. Эргономика является одновременно и научной, и проектировочной дисциплиной, так как в ее задачу входит разработка методов учета человеческих факторов при модернизации действующей и создании новой техники и технологии, а также соответствующих условий труда (деятельности).

        Но данным вопросом занимается не одна эргономика; без других технических и гуманитарных наук также невозможно успешно сконструировать необходимое оборудование.

        Актуальность проблемы не оставляет  сомнений. На современном этапе  развития техники и науки грамотное  построение рабочих мест, пультов  управления, приборов, электронных панелей и др. имеет первостепенное значение. Ведь пульт управления представляет собой не что иное как мозг управления любым процессом. Неправильное выполнение одной из функций (или её невыполнение) может повлечь за собой различные непоправимые последствия, в том числе и человеческие жертвы. На конструкцию и тестирование пультов управления выделяется много финансов и сил. Значимость этой проблемы нельзя переоценить, потому что средства управления связаны практически со всеми технологическими процессами во всех сферах человеческой жизни.

1. Общее понятие пульта управления

 

          Пульт управления, устройство в виде стола, колонки, стенда и т.п. с размещёнными на его лицевых частях (панелях) средствами отображения информации и органами управления, при помощи которых оператор (или группа операторов) воздействует на управляемые объекты (процессы), их качественные либо количественные характеристики. Пульт управления – это основной элемент рабочего места оператора, одно из основных средств взаимодействия машины и человека. Различают местные пульты управления, которые находятся непосредственно на объекте управления (пульт управления телевизора или самолёта, станка с программным управлением, автоматические линии и т.п.), и дистанционные, с которых управление осуществляется на расстоянии средствами телемеханики (например, пульт управления энергосистемы, автоматической межпланетной станции и т.п.). в качестве средств отображения информации часто выступают мнемонические схемы, световые табло, различного рода индикаторы, электроннолучевые трубки и др.; органами управления служат клавиши, кнопки, тумблеры (перекидные переключатели), штурвалы, рычаги.

          В зависимости от основных функций, выполняемых операторами, различают пульты: оперативного управления, обеспечивающие подготовку принятия решений и выдачу команд, распоряжений и т.п.; информационно-справочные, служащие для посылки запросов и получения справок о состоянии управляемой системы или её отдельных звеньев, а также для подготовки, передачи и приёма символьной (знаковой) или графической информации; ручного ввода данных, обеспечивающие оперативный ввод информации в символьной или графической форме; функционально-технологического контроля, при помощи которых осуществляется оперативный контроль за исправностью технических средств и каналов связи систем управления; ЭВМ (электронных вычислительных машин), с помощью которых реализуются связи операторов с ЭВМ, а также производится отладка машинных программ; комбинированные, совмещающие в разных сочетаниях перечисленные функции.

 

 

 

1. Устройство пульта управления

 

           При проектировании пульта управления, помимо решения задачи их технического совершенствования, учитываются рекомендации эргономики, инженерной психологии, технической эстетики. Конструкция пульта управления и расположение его элементов должны обеспечивать требуемые скорость, точность, надёжность и безопасность деятельности оператора, простоту и экономичность технического обслуживания в нормальных и аварийных условиях, а также комфортные условия труда и быстроту формирования навыков у операторов при обучении. Для этого пульты управления должны отвечать ряду требований, важнейшие из которых – санитарно-гигиенические (оптимальные или допустимые температура, относительная влажность воздуха, освещённость на рабочем месте и т.п., а также отсутствие или ограничение до допустимых уровней шума, вибрации, радиационного излучения и пр.), антропометрические и биомеханические (обеспечение наиболее удобной рабочей позы, рациональное размещение органов управления), психофизиологические (создание условий для наилучшего восприятия информации с учётом размера, формы, контрастности, яркости, цвета и пространственного положения средств отображения информации, а также для обеспечения быстроты и точности реакции оператора на получаемую информацию). Требования технической эстетики реализуются в художественно-конструкторских решениях пульта управления.

           Основой рабочего места являются пульты и панели, на которых размещены органы управления (клавиши и кнопки, тумблеры, поворотные ручки, маховики, вращающиеся переключатели, ножные педали) и средства отображения информации. Они должны обеспечивать удобное и достаточное по размерам рабочее пространство для операторов, их свободный подход к месту, место для ведения записей, просмотра и хранения текущей информации (при необходимости).

 

Наиболее часто применяются  три формы пультов:

 

           Фронтальная, при возможности размещения всех органов управления в пределах зон максимальной и допустимой досягаемости, а средств отображения информации – в пределах зоны центрального и периферического зрения;

          Трапециевидная, в этом случае при большом числе органов управления, часть из них частично располагают на боковых панелях, развёрнутых относительно фронтальной плоскости под углом 90-120̊;

          Многогранная или полукруглая, применяется при значительном числе органов управления и средств отображения информации. Боковые панели располагают таким образом, чтобы они были перпендикулярны линии взора оператора. Минимальный размер полукруглого пульта для одного оператора должен быть 1200мм.

         Кнопочные и клавишные переключатели применяются для осуществления операций быстрого включения и выключения аппаратуры, выбора нужного параметра, набора и ввода логической и количественной информации и команд управления. Кнопочный переключатель срабатывает от сетевого – от перемещения (вращения) клавиши вокруг смещённой оси. Располагают кнопки и клавиши в ряд горизонтально с расстоянием между кромками кнопок не менее 5 мм, а в особых случаях и вертикально с использованием функционально-цветового кодирования.

          Для сокращения времени ввода управляющих воздействий кнопочные и клавишные переключатели выполняются с обратной связью.

         Тумблеры применяются в качестве выключателей  и переключателей для реализации функций, требующих двух или трёх дискретных положений. На панелях тумблеры располагают горизонтальными рядами. Расстояние между приводными элементами соседних тумблеров должно быть не менее 20 мм, а при одновременном действии несколькими пальцами -16 мм.

        Рычаги управления предназначены для точного регулирования, включения-выключения оборудования путём непосредственного перемещения регулируемого органа без применения промежуточных усилительных устройств. Перемещение может осуществляться в зависимости от усилий, с разной частотой, одной или двумя руками.

        Выключатели и переключатели поворотные предназначены для плавной или ступенчатой регулировки или выключения, когда необходимо получить более трёх положений. Расстояние между поворотными ручками должно быть не менее 25 мм, при рациональном угле поворота до 80̊. В граничных положениях выключатели должны иметь стопорные фиксаторы.

        Маховики и штурвалы применяются для медленного вращения и точного поворота или перемещения части орудия труда при значительных усилиях на оси (более 100 Н). Центр маховика располагается на высоте 230 мм от поверхности сиденья или высоте 900-1500 мм от пола при работе в положении стоя. Для получения информации о перемещении маховиков и штурвалов они снабжаются указателем или счётчиком числа оборотов.

        Ножные педали используют при больших усилиях и небольшой точности ввода управляющих воздействий, а также для сокращения времени управления и уменьшения нагрузки на руки.

Ширина педали должна быть не менее 60 мм и иметь рифлёную поверхность, а в некоторых случаях  и закраину для предотвращения соскальзывания ноги.

        Положение и направление перемещения органов управления при реализации управляющих воздействий типа: пуск, включено, увеличение, плюс, подъём, открывание, вперёд, вправо и вверх, должно быть следующим:

        Кнопочные и клавишные переключатели – отпущенное положение;

        Тумблеры и рычаги управления – перемещение сверху вниз, справа налево, на себя;

        Поворотные переключатели и выключатели, маховики и штурвалы – перемещение против часовой стрелки;

        Ножные педали – отжатое положение.

 

 

 

 

 

 

2. Требования к пульту управления

 

          Пульт управления – основной функциональный элемент рабочих мест с автоматизированным управлением, от рациональной организации которого зависит эффективность и надёжность работы оператора и системы в целом. Он должен удовлетворять следующим основным требованиям:

         Поверхность пульта должна обеспечивать отражение светового потока, исключающее появление бликов в поле зрения оператора;

На пультах, предназначенных  для управления однотипными объектами, должно соблюдаться одно и то же размещение наиболее важных, часто используемых и аварийных средств отображения информации (СОИ) и органов управления (ОУ);

          Пульты при необходимости должны оборудоваться выдвижными ящиками для хранения документации и выдвижными досками для ведения записей и размещения дополнительных переносных приборов;

Пульт для работы оператора  в положении сидя должен иметь  пространство для ног оператора  с размерами не менее: по высоте – 600 мм, по глубине на уровне колен  и пола – соответственно 400 и 600 мм, по ширине – 500 мм; панели пультов не должны иметь посторонних элементов, затрудняющих работу оператора или отвлекающих его внимание: неоправданные назначением пульта выступы, углубления, разноплоскостность и т.п.

          Эргономический расчёт характеристик пультов управления сводится в основном к определению размеров и формы пульта, правильному выбору СОИ и ОУ в зависимости от задачи, стоящей перед оператором, оптимальному их размещению.

           На вертикальной панели – выносном табло – располагается мнемосхема станции, содержащая большое число СОИ. При этом весьма важно рассчитать размеры табло таким образом, чтобы обеспечить нормальные условия восприятия информации. Нижняя граница табло определяется с таким расчётом, чтобы пульт управления не закрывал расположенные на табло СОИ . Горизонтальная панель используется для размещения ОУ.

           Размеры пульта управления и табло определяются антропометрическими характеристиками человека-оператора и его рабочей позой. Основной рабочей позой дежурного по станции является поза «сидя», поэтому при расчёте геометрических размеров табло используются следующие антропометрические признаки: