Категория
Информатика
Тип
реферат
Страницы
106 стр.
Дата
04.08.2013
Формат файла
.doc — Microsoft Word
Архив
874228.zip — 1.22 mb
  • avtomatizirovannaja-sistema-upravlenija-transportnymi-konvejerami-uchastka-proizvodstva-sh_874228_1.doc — 6183 Kb
  • Readme_docus.me.txt — 125 Bytes
Оцените работу
Хорошо  или  Плохо


Текст работы

Файл 1

Российская коллекция рефератов (с) 1996. Данная работа является неотъемлемой частью универсальной базы знаний, созданной Сервером российского студенчества - .


ВВЕДЕНИЕ 3

ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ 5

ОПИСАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ 7

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 8

1.Описание задачи. 8

2. Описание работы конвейера. 9

3. Описание работы системы. Ошибка! Закладка не определена.

4. Описание алгоритма работы системы управления 14

5. Основная система 14

6. Система проверки и диагностики конвейера 15

7. Система регулирования и управления 16

8. Обоснование выбора основных составляющих системы 19

9. Требования к оборудованию. 20

10. Основные узлы системы 21

ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 22

11. Фотоэлектрические датчики 22

12. Описание датчиков фирмы OMRON серии E3Z-B 28

13. Частотные преобразователи 29

14. Основные возможности частотных преобразователей. 32

15. Общие сведения по промышленным контроллерам. 39

16. Технические характеристики программируемого контроллера фирмы OMRON CQM1H. 49

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 55

1. Введение 55

2. Основные требования для эксплуатации ВДТ и ПЭВМ к помещениям и микроклимату 56

3. Основные требования к освещению 60

4. Основные требования к шуму и вибрации 62

4.1. Требования к организации режима труда и отдыха при работе. 63

5. Техника безопасности 65

5.1. Общие требования безопасности 65

5.2. Пожарная безопасность 66

5.3. Требования к электробезопасности 67

5.4. Требования к защитному заземлению 68

6. Безопасность при чрезвычайных ситуациях 69

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ 75

1. Обоснование разработки системы управления. 75

2. Расчет основных показателей сравнительной эффективности 75

3. Определение затрат на разработку и пуск в эксплуатацию системы управления конвейером на ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат" 76

3.1. Коммерческий анализ 76

3.2. Определение затрат на систему 77

3.3 Расходы по оплате труда разработчиков с отчислениями на социальные нужды 77

3.4. Расчет стоимости машинного времени на стадии разработки 79

ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 83

1. Влияние энергопотребления на окружающую среду 83

2. Влияние электромагнитных излучений (ЭМИ) на окружающую среду и человека 88

МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 94

1. Ведение 94

Лабораторная работа № 1 98

Лабораторная работа № 2 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 113


ВВЕДЕНИЕ


Быстрое развитие информационных технологий на предприятиях, обусловлено необходимостью повышения конкурентоспособности производимой продукции, как на внутреннем, так и на мировом рынке. Снижение трудоемкости в производственных цехах, технологических операциях достигается за счет внедрения современных способов ведения и управления производственными процессами.

Ручное управление производственными процессами не приносит ожидаемого эффекта. Поэтому требуется автоматизация производства, особенно на крупных предприятиях, имеющих длинные и сложные производственные цепочки. Можно дополнительно отметить, что повышение производительности при конвейерном производстве, так же как и в любом другом производстве, является одним из действенных способов увеличения прибыли предприятия. Другим способом уменьшения себестоимости продукции и, как следствие, повышение конкурентоспособности продукции, а так же прибыли от продукции, является уменьшение затрат. В век информационных технологий, механический труд заменяется электронно-механическими системами. В данной дипломной работе представлена основная часть разработки такой системы управления.

На предприятии ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат" производство шампанского, как и других видов алкогольной промышленности, происходит на автоматизированном конвейере. Уровень автоматизации в настоящий момент недостаточно высокий, так как для работы конвейера требуется обслуживающий персонал для постоянного управления и регулирования процесса работы и, так как этим управлением занимается человек, то в этой ситуации появляется "человеческий фактор", который ухудшает качество работы, уменьшает производительность и повышает брак. На сегодняшний момент количество брака по требованиям и нормам составляет: брак при производстве 1.3% и брак готовой продукции 1.7%, т.е. всего 3%, а практически на предприятии происходит в среднем 4.3% брака от всей продукции, т.е. нормы не соблюдается. Для уменьшения количества брака, увеличения производительности конвейера, было предложено создать автоматизированную систему управления и регулирования, которая так же еще и уменьшит затраты на производство и сократит штат обслуживающего персонала.


ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ


Целью дипломной работы является разработка рационального, в технико-экономическом смысле, варианта системы управления транспортными конвейерами и автоматами линии производства шампанского на предприятии ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат".

Требования к разрабатываемой системе:

1. Надежность системы.

2. Устойчивость в аварийных ситуациях.

3. Пониженное потребление энергии как самой системы, так и линии производства шампанского в целом.

4. Повышение производительности лини шампанизации.

4.1. Увеличение скорости выпуска готовой продукции.

4.2. Уменьшение количество брака.

5. Уменьшение трения и сопротивления при движении бутылок по транспортерам конвейера.

6. Предотвращение простоя автоматов (работы вхолостую).

7. Предотвращение перегрузки работы автоматов (работа под повышенной нагрузкой).


При выполнении дипломной работы необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать и рассчитать алгоритм работы системы, удовлетворяющий техническим требованиям.

2. Выбрать оборудование для создания, установки, наладки и работы системы, удовлетворяющее техническо-экономическим требованиям.

3. Выбрать производителя оборудования, удовлетворяющего техническо-экономическим требованиям.

4. Определить экономичность производства.

5. Определить экологичность производства.

6. Определить безопасность жизнедеятельности рабочих.


Дипломная работа включает графические работы в объёме 6 листов.


Структурная схема конвейера.

Блок-схема алгоритма работы системы управления.

Общая схема подключения.

Схема размещения датчиков.

Стандартная схема подключения инвертора.

Графическое изображение оборудования и программ


ОПИСАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ


ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат" основано в 1992 г. и расположено в Железнодорожном районе г. Екатеринбурга. На сегодняшний день предприятие производит: шампанское-4 вида, водка-12 видов, ликеро-водочные изделия-4 вида, коньяк-2 вида, вино виноградное-22 вида, напиток винный-1 вид и слабоалкогольные напитки с содержанием этилового спирта до 9% 3 вида. Для работы предприятия имеются следующие лицензии:

1. Производство, хранение и поставка производственных спиртных напитков (водки, ликероводочных изделий).

2. Производство, хранение и поставка производственных вин, шампанского.

3. Эксплуатация химически опасных объемов, аммиачная холодильно-компрессорная установка.

4. Эксплуатация железнодорожной ветки и слива спирта из железнодорожных цистерн.

5. Эксплуатация грузоподъемных механизмов.

6. Эксплуатация автозаправочной станции.

7. Эксплуатация газового хозяйства котельной.


Предприятие занимает одну промышленную площадку общей площадью - 8,37 га - 83671,46 м2. Площадь застройки зданиями и сооружениями 33541,06 м2. Коэффициент застройки 0,4.


ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ


1.Описание задачи.

Данная система предназначена для конвейера производства шампанского ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат". Система производит регулирование работы конвейера по средствам включения, выключения автоматов и транспортеров, а так же изменения скорости движения транспортеров и изменения производительности автоматов. При введении данной системы планируется получить экономию электроэнергии около 10 % (на сегодняшний момент весь конвейер потребляет 93,2кВт/час.), уменьшить трение между бутылками и транспортером, тем самым уменьшить нагрузку на двигатели около 8%, уменьшить количество брака путем предотвращения перегрузок автоматов и уменьшения боя бутылок, а так же простоя автоматов.

На данный момент конвейер управляется бригадой наладчиков, состоящей из 9 человек (по количеству автоматов). Каждый из наладчиков отвечает за свой автомат и регулирует производительность автомата и скорость работы транспортера. В случае необходимости наладчик включает, выключает автомат и транспортер. Задача наладчиков заключается в том, чтобы не давать простаивать или быть перегруженными автоматам, и контролировать работу транспортеров. Так как в данном случае имеется "человеческий фактор", руководством КИП было предложено разработать такую систему, которая избавила бы работников от постоянного наблюдения контроля и управления за процессом производства и увеличила рентабельность конвейера. Для этого было предложена данная система. Для решения этой задачи было предложено использовать промышленные контроллеры для управления, и частотные преобразователи для регулирования скоростью работы транспортеров. Для уменьшения затрат на создание данной системы были выбраны контроллеры фирмы OMRON CQM1H, использующиеся в автоматах конвейера, так как данные контроллеры имеются всегда на складе как запасные.

2. Описание работы конвейера.

Конвейер производства шампанского состоит из 9 автоматов и 11 транспортеров между ними. Некоторые транспортеры имеют так называемые "карманы", они служат для того, что бы поступающие бутылки к автомату всегда были в запасе. Такие "карманы" служат своего рода буфером, которые наполняются при остановке или понижении производительности следующего автомата, а когда автомат включается и набирает обороты, бутылки из кармана продолжают поступать к автомату. Так же при недостаточной нагрузке, "карманы", дают запас продукции, для того чтобы автоматы не простаивали. Благодаря таким "карманам" процесс производства становится непрерывным и количество сбоев уменьшается. В некоторых местах "карманы" отсутствуют, так как длина транспортеров позволяет накапливать бутылки без них. Но тем не менее производственный процесс далек от идеального, по этому для повышения показателей и уменьшения затрат предлагается данная система. При поступлении бутылок на первый транспортер (выкладываются грузчиками вручную) они двигаются к автомату "Испытатель бутылок". Шампанское заливается в бутылку подавлением и по этому прежде наполнить бутылку требуется испытать ее под давлением воздуха. После "Испытателя бутылок", бутылка попадает в "Филблок", это автомат, выполняющий три операции. В "Филблоке" бутылка сначала ополаскивается далее в нее заливается под давлением шампанское и запечатывается пробкой. После прохождения "Филблока" бутылка попадает в автомат "Насадки мюзле". Попадая в этот автомат, одевается мюзле (тонкая проволока, которая держит пробку). Далее для соблюдения требование по производству пищевых продуктов бутылка попадает в "Пастеризующий" автомат, в нем происходит сначала нагревание, а потом охлаждение. При перепаде температур на бутылке образуется конденсат и для того чтобы на нее можно было успешно наклеить этикетку требуется высушить бутылку, таким образом, бутылка попадает в сушильный шкаф. Для проверки продукции на брак далее в производственной цепочке бутылка попадает в "Бракеровочный" автомат, там бутылка захватывается и переворачивается, за пультом автомата сидит контролер, который проверяет бутылку на брак (замутнение шампанского, посторонние вещества в бутылки, целостность бутылки). Следующим этапом производства является устройство для наложения колпачков (пластиково-полиэтиленовая обертка на горлышке бутылки) После наложения колпачка, в "Эикеровочном" автомате наклеивается этикетка, контр этикетка (задняя этикетка) и корилетка (этикетка на горлышке бутылки). Последним этапом производства является упаковка шампанского в короба. Для этого используется "Упаковочный" автомат, в котором собирается двенадцать бутылок укладывается в коробку, запечатывается.

3. Описание работы системы.

Для реализации системы требуется следующее оборудование: девять частотных преобразователей и промышленных контроллеров, двадцать семь оптико-механических датчиков и соединительные провода. Датчики и частотные преобразователи уже имеются на транспортерах и поэтому затрат на их приобретение не требуется.

Для упрощения управления весь конвейер логически разбит на звенья по количеству автоматов. В каждое звено входит транспортер, следующий за ним автомат, датчики на транспортере, частотный преобразователь и промышленный контроллер данного звена.

К каждому частотному преобразователю определенного звена подключаются все двигатели одного транспортера. Сам частотный преобразователь подключается к промышленному контроллеру. Датчики устанавливаются на транспортере и так же подключаются к промышленному контроллеру. Каждый контроллер подключается к одному компьютеру, который координирует работу всей системы. Датчики на транспортере установлены так, чтобы первый датчик показывал наличие бутылок в начале транспортер, второй датчик показывал возникновение перегрузки, для этого он устанавливается перед "карманом" транспортера или, если "карман" отсутствует, то датчик устанавливается на расстоянии 2/5 от следующего автомата. Каждый транспортер имеет свою среднюю скорость в (обр./мин.). Эта скорость определяется опытным путем. Так же для каждого транспортера задается предел регулирования, т.е. максимальная и минимальная скорость на которой транспортер должен работать. По аналогии, только производительность в (бут./час) имеется и у автоматов. Данные скорости не являются предельными, а выбираются такими, что бы конвейер в среднем работал на одной скорости. Таким образом, есть два варианта установок скоростей и уровней производительностей:

1. Найти наименьшее кратное между скоростями всех транспортеров, а так же производительностями автоматов и установить их на данное значение.

2. Для каждого автомата и транспортера задавать индивидуальную скорость и производительность.

В первом случае все транспортеры будут работать на одной скорости, автоматы будут иметь одну производительность. По этому некоторые автоматы буду работать почти на предельной скорости, а другие работать в "пол силы", что будет приводить к износу и разрушению перегруженных автоматов.

Во втором случае транспортеры будут иметь индивидуальную скорость, автоматы - индивидуальную производительность, т.е. каждый автомат будет настроен так, что при включении он будет работать с так называемой "крейсерской скоростью". Это означает, что износ механизмов и потребление энергии автомата будет минимальным, а производительность максимально, что является идеальным состоянием работы. При данном варианте настройки скоростей возникает следующая проблема. Так как некоторые автоматы имеют производительность ниже, чем остальные, то эти автоматы будут перегружаться продукцией (бутылками). Для решения данной проблемы предлагается использовать данную системы регулирования.


Рис. 1. Схема конвейера


Таблица 1

Описание переменных и констант

Имя переменной

Описание переменной

Значения переменной

ZA(i)

Запрет на включение автомата

0,1

ZT(i)

Запрет на включение транспортера

0,1

AP(i)

Состояние питания автомата

0,1

TP(i)

Состояние питания транспортера

0,1

KP

Состояние питания конвейера

0,1

DN(i)

Начальный датчик

0,1

DP(i)

Датчик перегрузки

0,1

DK(i)

Конечный датчик

0,1

VAMIN(i)

Скорость автомата минимальная

Значение зависит от автомата или транспортера, принимается условно

VAMID(i)

Скорость автомата средняя


VAMAX(i)

Скорость автомата максимальная


VTMIN(i)

Скорость транспортера минимальная


VTMID(i)

Скорость транспортера средняя


VTMAX(i)

Скорость транспортера максимальная


VA(i)

Скорость автомата текущая


VT(i)

Скорость транспортера текущая


NC(i)

Значение команды

0,1,2,3


Таблица 2

Значения команд

Номер команды

Значение команды


Нет команды

1

Выключение конвейера

2

Включение конвейера с запуском его проверки

3

Включение конвейера без запуска его проверки


4. Описание алгоритма работы системы управления


Алгоритм системы состоит из трех частей:

- Основная система

- Система регулирования и управления

- Система проверки и диагностики конвейера


5. Основная система


Как только оператор с компьютера дает команду запуска конвейера, программа на компьютере формирует набор данных и пересылает эти данные контроллерам последовательно одному за другим. В набор данных входит: значения переменных, команды (NC). Далее для примера рассмотрим один из контроллеров, так как они действуют по одной схеме.

Контроллер при получении данных делает выбор и записывает в свои аналогичные переменные. Получив значение команды действует по следующим направлениям:

- Если значение равно "0", т.е. команд никаких нет, и если конвейер уже включен, то запускается "система регулирования". Если конвейер не включен, то контроллер возвращается к "началу" (к получению данных).

- Если значение равно "1", т.е. поступила команда на выключение конвейера и конвейер действительно работает, то контроллер выключает свой автомат и транспортер и возвращается к "началу" если конвейер не работает, то обычный возврат к "началу".

- Если значение равно "2", т.е. поступила команда запустить конвейер с предварительным тестированием конвейера, то запускается "система проверки и диагностики". Значение переменной KP приравнивается к единице и запускается "система регулирования".

- Если значение равно "3", т.е. поступила команда запустить конвейер без предварительного тестирования конвейера, то значение переменной KP приравнивается к единице и запускается "система регулирования".


6. Система проверки и диагностики конвейера


После запуска системы проверки контроллер устанавливает скорость работы транспортера на среднюю и запускает транспортер. Далее происходит задержка 10сек. (как показал практический опыт, этого достаточно, чтобы выявить механическую неисправность транспортера). По окончании задержки контроллер останавливает транспортер и переходит к следующему действию. После проверки транспортера происходит проверка автомата. Для этого: контроллер устанавливает скорость работы автомата на среднюю и запускает его работу в холостую. Далее происходит задержка 25сек. (как показал практический опыт, этого достаточно, что бы выявить механическую неисправность автомата). По окончании задержки контроллер останавливает автомат и переходит к системе регулирования.


7. Система регулирования и управления


Система регулирования делится на два этапа, на первом этапе происходит определение состояние датчиков, а на втором этапе происходит само регулирование.

На каждом транспортере имеется три датчика. DN - начальный датчик, он устанавливается так, чтобы как только из предыдущего автомата вышла бутылка, датчик срабатывает, генерирует сигнал высокого уровня, логически равного "1", тем самым показывая, что на транспортере появились бутылки или продолжают поступать на транспортер. DP - датчик перегрузки, он устанавливается перед "карманом" транспортера, когда бутылки заполняют "карман", датчик вырабатывает сигал высокого уровня, логически равного "1", тем самым показывая, что транспортер перегружен. DK - конечный датчик, он устанавливается в конце транспортера перед самим автоматом таким образом чтобы как только последняя бутылка зашла в автомат, датчик сгенерировал сигнал низкого уровня, логически равного "0".

Так все три датчика выдают только два логических сигнала, равных либо нулю, либо единице нулю. На основе этого можно составить таблицу истинности табл. 3. Данные этой таблицы является показателем состояния транспортера.


Таблица 3

Состояния датчиков

номер варианта

Значение датчика

DN

Значение датчика

DP

Значение датчика

DK

1


2


1

3


1


4


1

1

5

1


6

1


1

7

1

1


8

1

1

1


Проведя анализ данных этой таблицы, можно выделить варианты регулирования:

-№1. При таком состоянии датчиков происходит проверка включения транспортера и автомата. Если они включены, то происходит выключение транспортера и автомата данного звена, так как бутылок на транспортере нет или они еще не поступили к автомату.

-№2. При таком состоянии датчиков происходит уменьшение производительности автомата так как бутылок на транспортере мало и увеличение скорости движения транспортере для ускорения подачи бутылок к автомату.

-№3. При таком состоянии датчиков происходит уменьшение производительности автомата, так как бутылок на транспортере мало и увеличение скорости движения транспортере для ускорения подачи бутылок к автомату.

-№4. При таком состоянии датчиков происходит увеличение производительности автомата, так как транспортер перегружен бутылками и уменьшение скорости движения транспортера для замедления подачи бутылок к автомату, тем самым понижая трение между бутылками и транспортером.

-№5 . При таком состоянии датчиков происходит проверка включения транспортера и автомата. Если они выключены, то происходит включение транспортера и автомата данного звена, так как на транспортере появилась первая бутылка или бутылки продолжили поступление. Происходит уменьшение производительности автомата, так как бутылок на транспортере мало и увеличение скорости движения транспортере для ускорения подачи бутылок к автомату.

-№6. При таком состоянии датчиков происходит проверка включения транспортера и автомата. Если они выключены, то происходит включение транспортера и автомата данного звена, так как на транспортере появилась первая бутылка или бутылки продолжили поступление. Происходит уменьшение производительности автомата, так как бутылок на транспортере мало и увеличение скорости движения транспортера для ускорения подачи бутылок к автомату.

-№7. При таком состоянии датчиков происходит проверка включения транспортера и автомата. Если они выключены, то происходит включение транспортера и автомата данного звена, так как на транспортере появилась первая бутылка или бутылки продолжили поступление. Происходит уменьшение производительности автомата, так как бутылок на транспортере мало и увеличение скорости движения транспортера для ускорения подачи бутылок к автомату.

-№8. При таком состоянии датчиков происходит проверка включения транспортера и автомата. Если они включены, то происходит выключение транспортера и автомата данного звена, так как бутылок на транспортере нет или они еще не поступили к автомату. Происходит увеличение производительности автомата, так как транспортер перегружен бутылками и уменьшение скорости движения транспортера для замедления подачи бутылок к автомату, тем самым понижая, трение между бутылками и транспортером.

При такой системе регулирования теоретически появляются две ошибочные ситуации:

1. Если на транспортер не поступают бутылки или поступление их не достаточно, а транспортер работает на максимальной скорости движения и автомат работает с минимальной производительностью. В этом случае контроллер отключает транспортер и автомат и ждет, пока состояние датчиков не изменится.

2. Если на транспортере количество бутылок превышает норму, происходит перегрузка транспортера, а транспортер работает с минимальной скоростью движения и автомат работает с максимальной производительностью. То в этом случае выключаются автомат и транспортер предыдущего звена и устанавливается запрет на включение.


Система регулирования работает в следующей последовательности: сначала происходит определение состояния датчиков, далее на основе их состояния происходит выбор вида регулирования и само регулирование. Далее происходит возврат к "основной системе".


8. Обоснование выбора основных составляющих системы


В состав основного оборудования системы входит:

- Контроллеры

- Частотные преобразователи (инверторы)

- Датчики

При выборе производителя устройств я руководствовался прежде всего тем, что на линии производства шампанского установлены промышленные контроллеры, датчики и частотные преобразователи фирмы OMRON, поэтому недостающее оборудование выбрано именно этой фирмы. При выборе конкретных моделей оборудования я руководствовался набором сервисных функций, которые соответствует требованиям к работе.


9. Требования к оборудованию.


Основным требованием для датчиков является то, чтобы они могли сигнализировать прохождение полупрозрачного объекта. Компания OMRON имеет широкую линейку оптико-механических датчиков, а для данного случая так же имеются датчики, специально приспособленные для детектирования полупрозрачных объектов методом "отражение от рефлектора", таким является датчик серии E3Z-B. Этот датчик отлично подходит для детектирования бутылок объемом от 500мл до 2л. Он имеет подстройку чувствительности. Хорошо видимый луч красного цвета облегчает настройку.


Основными требованиями для данной системы к промышленным контроллерам является:

- объем памяти не менее 30 Кбайт.

- Возможность подключения через порт RS 232.

- Установки дополнительных блоков расширения.

- Не менее 5 цифровых входов и выходов.

- Не менее 2 аналоговых входов и выходов.


Компания OMRON предлагает большой спектр различных программируемых промышленных контроллеров разных типов, классов и характеристик. Так как на всех автоматах конвейера установлены промышленные контроллеры компании OMRON CQM1H и данные контроллеры подходят по техническим характеристикам для использования в данной системе, то при выборе контроллера я решил использовать именно эту модель. Эта модель имеет высокую скорость исполнения базовых функций (0.357 мкс.), также достаточное количество памяти для хранения программы и все требуемые порты ввода вывода.


Выбор частотных преобразователей для системы управления, для меня не составил сложности, так как на конвейере уже установлено семь устройств из 11 требуемых (по числу транспортеров). Это устройства компании OMRON серии SYSDRIVE 3G3JV, удовлетворяющие требования функционирования системы. Основные требования:

- Мощность двигателя 1.5 КВт.

- Наличие аналогового входа регулирования скорости.

- Токовое регулирование.

- Входное напряжение: три фазы, 380 В.


10. Основные узлы системы


Система состоит из 10 частотных преобразователей, 27 оптико-механических датчиков и 9 программируемых промышленных контроллеров. Датчики устанавливаются по 3 штуки на каждый транспортер кроме последнего выходного. Частотные преобразователи устанавливаются возле каждого транспортера, и подключаются к двигателям транспортера соответственно. К каждому промышленному контроллеру подключается частотный преобразователь, три датчика и контроллер автомата соответственно. Все контроллеры подключаются к последовательному порту RS - 232.


ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ


11. Фотоэлектрические датчики


В этом разделе даны технические характеристики основных типов фотоэлектрических датчиков, выпускаемых международной корпорацией Omron.

Датчики Omron сочетают в себе две важнейшие характеристики: высокий уровень надежности и низкий уровень цен при использовании новейших достижений науки, техники и технологий. Многие из этих достижений принадлежат специалистам корпорации, занимающимся разработками продукции.

Фотоэлектрические датчики могут быть применены практически во всех отраслях промышленности. Они используются как своеобразные бесконтактные выключатели для подсчета, обнаружения, позиционирования и других задач на любой технологической линии. Большое распространение фотодатчики получили не только в производственной области, но и в бытовом хозяйстве. Одним словом везде, где требуется автоматическое управление.


Метод обнаружения


По методу обнаружения объекта фотодатчики Omron подразделяются на 4 основные группы.


Пересечение луча (Through-beam)


В этом методе передатчик (Emitter) и приемник (Receiver) разделены по разным корпусам, что позволяет устанавливать их против друг друга на рабочем расстоянии. Принцип работы основан на том, что передатчик постоянно посылает световой луч, который принимает приемник. Если световой сигнал прекращается вследствие перекрытия сторонним объектом, приемник немедленно реагирует, меняя состояние выхода.


Отражение от рефлектора (Retroreflective)


В этом методе приемник и передатчик находятся в одном корпусе. Напротив датчика устанавливается рефлектор (отражатель). Посылаемый передатчиком световой сигнал, отражаясь от рефлектора, попадает в приемник. Если световой сигнал прекращается, приемник немедленно реагирует, меняя состояние выхода.


Отражение от объекта (Diffuse reflective)


В этом методе приемник и передатчик находятся в одном корпусе. Во время рабочего состояния датчика все объекты, попадающие в его рабочую зону становятся своеобразными рефлекторами. Как только световой луч, отразившись от объекта попадает на приемник, тот немедленно реагирует, меняя состояние выхода.


Фиксированное отражение от объекта (Definite reflective)


В этом методе приемник и передатчик находятся в одном корпусе. Эти датчики имеют два режима работы: "нормальный" и "зона". Принцип действия при "нормальном" режиме такой же, как и у "отражения от объекта", но более чутко реагирующий на отклонение от настройки на объект. Например, возможно детектирование вздутой пробки на бутылке с кефиром, неполное наполнение вакуумной упаковки с продуктами и т.д. При работе в режиме "зона" можно ограничить границы реагирования на объекты в пределах рабочего расстояния.

Назначение датчиков.


По своему назначению фотодатчики делятся на две основные группы: общего применения и специальные. К специальным относятся типы датчиков, предназначенные для решения более узкого круга задач. К примеру, обнаружение цветной метки на объекте, обнаружение контрастной границы, наличие этикетки на прозрачной упаковке и т.д. В некоторых типах датчиков существуют конкретные модели, относящиеся к специальной группе. Поэтому в разных группах может быть упомянут один и тот же тип.

Фотодатчики могут излучать свет в инфракрасном, красном или зеленом спектре. Выходной управляющий сигнал датчика работает по принципу "да" / "нет". Задача датчика обнаружить объект на расстоянии. Это расстояние варьируется в пределах 0,3мм-50м, в зависимости от выбранного типа датчика и метода обнаружения. Выходной сигнал датчиков может быть транзисторным, тиристорным или контакт-реле (типовые схемы подключения приведены ниже).


Конструктивные особенности


Основная часть типов фотоэлектрических датчиков Omron выполнена в прямоугольных корпусах: металлических или пластиковых. Они могут быть "вертикального" исполнения или "горизонтального", в зависимости от расположения оптической системы на корпусе датчика. Некоторые типы имеют подковообразную форму корпуса или цилиндрическую, которая в свою очередь делится на "осевую" и "радиальную"

- Цилиндрическая форма

- Прямоугольная форма

- Подковообразная форма


Цилиндрическая форма

Прямоугольная форма

Подковообразная форма


Рис. 2. Типы датчиков


Оптоволоконные датчики


В отдельную группу по своим конструктивным особенностям можно выделить типы датчиков с оптоволокном (рис 3.). В этом случае электрическая часть датчика находится в доступном и безопасном месте, а приемник и передатчик вынесены непосредственно в зону детектирования. Они передают световой сигнал к усилителю по оптоволоконному кабелю. В этих типах также существуют все методы обнаружения. Фотодатчики с оптоволокном незаменимы при решении задач обнаружения в труднодоступных местах и зонах с тяжелыми условиями окружающей среды, а благодаря миниатюрности такой оптической системы возможно обнаружение объектов до 0,012мм в диаметре. К тому же выход из строя чувствительного элемента в тяжелых условиях работы незначительно влияет на стоимость восстановления датчика. Один усилительный блок работает с множеством оптических кабелей, различающихся и по методу обнаружения и по конструктивным особенностям, так что вам не потребуется менять весь датчик при изменении задачи управления.


Рис. 3. Оптоволоконные датчики


Большинство типов фотодатчиков Omron имеет варианты способа подключения. Либо это встроенный электрический провод (стандартно 2м или 0,5м), либо резьбовой разъем или подключение на клеммы под винт Также почти все основные типы имеют класс защиты от окружающей среды IP67, что практически позволяет им работать под струями воды.


Стандартный объект (Standart detectable object type)


Для всех датчиков в характеристиках приведено описание стандартного объекта обнаружения: его размеры и цвет - белый, матовый. Это совсем не означает, что другие объекты данный тип датчиков не обнаруживает. Просто все остальные параметры характеристики датчика приведены применительно к стандартному объекту обнаружения и любое отклонение от него ведет к изменению, каких либо параметров. Например, смещение цвета объекта к более темному уменьшает рабочую дистанцию.


PNP


NPN


Рис. 4.Типовые схемы подключения (PNP и NPN).


Для детектирования прохождения бутылки по транспортерам конвейера используются датчики фирмы OMRON серии E3Z-B. Данные датчики выбраны потому что данная серия специально предназначена для детектирования полупрозрачных объектов, в данном случае стеклянные бутылки.


12. Описание датчиков фирмы OMRON серии E3Z-B


Рис. 5. Фотоэлектрический датчик компании OMRON серии Е3Z-B


Один из типов фотоэлектрических датчиков серии E3Z Специальный тип для обнаружения объектов из прозрачного материала методом "отражение от рефлектора". Идеален для детектирования бутылок объеме от 500мл до 2л. Имеет подстройку чувствительности. Хорошо видимый луч красного цвета облегчает настройку.


Таблица 4

Технические характеристики Фотоэлектрический датчик компании OMRON серии Е3Z-B


Метод детектирования

Отражение от рефлектора

Рабочая дистанция

500mm / 2m (выбором модели)

Спектр излучения

красный

Габаритные размеры (мм)

20 x 30 x 10 (вертикальное исполнение)

Напряжение питания

12-24 VDC

Потребляемый ток

30mA

Управляющий выход

открытый коллектор 100 mA,

PNP или NPN (выбором модели) NO / NC (переключатель)

Защита цепей

защита от короткого замыкания нагрузки

защита от переполюсовки питания

Быстродействие

1мс

Наличие таймера

нет

Подстройка дистанции срабатывания

Винт на корпусе

Способ подключения

Встроенный провод (2m или 500mm)

Разъем М8

Условия эксплуатации

от -25°С до 55°С при 35% - 85% влажности

Класс защиты по воде и пыли

IP67


13. Частотные преобразователи


Частотные преобразователи предназначены для регулирования частоты вращения вала АД, изменяя скорость в широких пределах. Частотные преобразователи, получившие широкое распространение, являются инверторами напряжения, хотя ещё также существуют и используются инверторы тока. Это объясняется тем, что инверторы напряжения могут работать в многодвигательном приводе, и, самое главное, имеют более широкий диапазон изменения выходной частоты. Последнее обстоятельство открывает дорогу данным устройствам не только в производственную, но и в коммунальную сферу, где, например, нагрузка на водопровод крайне неравномерная. Частотные преобразователи помогают эффективно решить проблему необоснованного перерасхода - когда давление в трубах нормализуется, инвертор автоматически снижает момент на валу насоса, экономя при этом до 30 % энергии. В промышленности при производстве на конвейерах так же часто используются частотные преобразователи для управления транспортерами конвейера. В результате чего достигается синхронизация работы двигателей транспортера, а вследствие и всего конвейера, экономия электроэнергии и повышение производительности конвейера.


Частотные преобразователи (инверторы) служат для плавного, бесступенчатого регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя. Регулирование происходит за счет создания на выходе трехфазного тока переменной частоты.


Рис. 6. Схема подключения инвертора


Частотный преобразователь состоит из системы управления, выпрямителя, шины постоянного тока и выходного генератора. Выходное напряжение создается методом высокочастотной широтно-импульсной модуляции.

В настоящее время OMRON выпускает 8 серий частотных преобразователей SYSDRIVE - 3G3EV, 3G3JV, 3G3MV, 3G3HV, 3G3PV, 3G3RV, 3G3GV и 3G3FV. Серии отличаются диапазоном мощностей и возможностями системы управления.

Преобразователи серии EV и JV- небольшой мощности, компактны и просты в эксплуатации. Обладая всеми преимуществами частотных преобразователей OMRON, они имеют невысокую цену. Существуют модификации с питанием от однофазной сети 220 В.


Рис. 7. Конвейер.


Серии HV и PV охватывают большой диапазон мощностей (до 300 кВт). Преобразователи этой серии подходят для большинства обычных применений - приводы насосов, вентиляторов и т.д. Эти преобразователи имеют встроенный ПИД - регулятор и функцию энергосбережения.


Рис. 8. Вентилятор


Преобразователи серии MV, RV, FV, и GV отличаются режимом векторного управления. 3G3FV и 3G3GV имеют векторное управление с обратной связью. Эта группа преобразователей имеет возможность работы с полным моментом в области нулевых частот и обладает улучшенными динамическими характеристиками: имеют функцию автоматического определения параметров электродвигателя. Они предназначены для приводов поршневых насосов, шнеков и задач позиционирования, могут (с асинхронным двигателем) заменять двигатели постоянного тока.


Рис. 9. Промышленный кран.


14. Основные возможности частотных преобразователей.


Частотные преобразователи обеспечивают полную электронную защиту преобразователя и двигателя от перегрузок по току, перегрева, утечки на землю и обрыва фазы.

Преобразователь позволяет отслеживать и отображать на цифровом пульте основные параметры системы на заданную скорость, выходную частоту, ток и напряжение двигателя, выходную мощность и момент, состояние дискретных входов, общее время работы преобразователя и т. д. В зависимости от характера нагрузки можно выбрать подходящую V/f характеристику или создать свою собственную.

Управлять частотным преобразователем OMRON можно либо со встроенной цифровой панели, либо с помощью внешних сигналов. Во втором случае скорость вращения задается аналоговым сигналом 0-10В или 4-20мA, а команды пуска, останова и изменения режимов подаются дискретными сигналами.

Существует возможность управления преобразователем через последовательный интерфейс (RS-232, RS-422 или RS-485) с использованием специального протокола.


Специальные функции


Преобразователи OMRON имеют несколько специальных функций.


Энергосбережение


Преобразователь позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии, кроме того, он имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить дополнительно от 5 до 30% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.

В режиме энергосбережения преобразователь автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом, снижаются потери на обмотках двигателя и увеличивается его КПД.


ПИД-регулятор


Преобразователи OMRON имеют встроенный регулятор процесса (ПИД-регулятор). Для работы в этом режиме необходим датчик обратной связи. Преобразователь изменяет скорость вращения двигателя таким образом, чтобы поддерживать на заданном уровне определенный параметр системы (уровень, давление, расход, температура и т.п.).


Предотвращение резонанса


Иногда при работе на определенных частотах в механической системе возникает резонанс. В этом случае преобразователь может обходить резонансную частоту.


Предотвращение опрокидывания ротора


Функция предотвращения опрокидывания ротора работает в трех режимах - при разгоне, при торможении и во время работы. При разгоне, если задано слишком большое ускорение и не хватает мощности, преобразователь автоматически продлевает время разгона. При торможении функция работает аналогично. При работе эта функция позволяет в случае перегрузки вместо аварийной остановки продолжить работу на меньшей скорости.


Определение скорости


Иногда возникают ситуации, в которых пуск преобразователя происходит при вращающейся нагрузке. Для предотвращения опрокидывания в этом случае применяется функция поиска скорости. При ее использовании преобразователь при пуске определяет скорость вращения нагрузки и начинает регулирование не с нуля, а с этой скорости.


Инвертор SYSDRIVE 3G3MV


Многофункциональный компактный инвертор серии SYSDRIVE 3G3MV является первым компактным инвертором, незаменимым при создании систем с разомкнутым векторным управлением. Инвертор 3G3MV удовлетворяет Директивам ЕС и требованиям Стандартов UL/cUL, которые используются во всем мире. Более того, Инвертор серии 3G3MV объединяет в себе различные методы управления, сети и функции ввода/вывода, гибкие и легкие в использовании.


Модели Инвертора SYSDRIVE 3G3MV


Имеются следующие модели 3G3MV класса 200-V (3-фазные и 1-фазные 200 VAC) и

класса 400-V (3-фазные 400 VAC).


Высокий момент вращения, идеальный для различных применений


Инвертор 3G3MV является первым компактным инвертором OMRON со встроенной функцией разомкнутого векторного управления, который гарантирует момент вращения на выходе, составляющий 150% от номинального момента вращения двигателя при выходной частоте 1 Гц. Он обеспечивает более стабильное вращение на низких частотах, чем у любых

инверторов подобного типа. Более того, инвертор 3G3MV подавляет колебания, вызываемые нагрузкой. Так же включает полностью автоматическую функцию усиления момента вращения, которая делает более мощной работу двигателя при вольт-частотном (U/f) управлении. Имеет высокоскоростную функцию ограничения тока, подавляющую превышение тока, вызванное высоким моментом вращения, и гарантирующую плавную работу двигателя.


Удобные и легкие в использовании функции


Регулятор частоты в Цифровом Пульте Управления (ЦПУ) позволяет легко выполнить операцию регулирования. По умолчанию принимается режим функционирования согласно настройкам регулятора частоты. Цифровой пульт управления имеет функцию копирования параметров, гарантирующую легкое изменение параметров. Обеспечивается легкость технического обслуживания. Охлаждающий вентилятор легко заменяется. Срок службы вентилятора может быть увеличен, если включать его только при работающем инверторе. Имеется встроенный управляющий транзистор. Кроме того, Инвертор будет обеспечивать более эффективное управление при непосредственном подключении тормозного резистора. Имеет встроенную цепь защиты от бросков тока, которая предотвращает плавление контактов на блоке питания.


Международные Стандарты (Директивы EC и Стандарты UL/cUL)


Инвертор 3G3MV удовлетворяет Директивам ЕС и требованиям Стандартов UL/cUL, которые используются во всем мире.


Совместимость с интерфейсами CompoBus/D и RS-422/485


Поддерживает обмен по RS-422 и RS-485, согласующийся с протоколом обмена MODBUS, что делает возможным легко строить сети с использованием макрофункций протокола или с использованием блока ASCII, установленного в программируемый контроллер OMRON семейства SYSMAC. Протокол обмена MODBUS является торговой маркой фирмы AEG Schneider Automation.

Подключается к Блоку Обмена 3G3MV-PDRT1-SINV сети CompoBus/D. Инвертору 3G3MV доступны функции удаленного ввода/вывода в сети CompoBus/D, которые гарантируют легкий обмен, как при стандартном вводе/выводе. Более того, обмен по CompoBus/D соответствует обмену по протоколу DeviceNet для открытых сетей, что позволяет создавать сети, в которых могут сосуществовать устройства других компаний.

Подключаются различные сигналы ввода/вывода для широкого диапазона применений:

- Аналоговый вход напряжения: от 0 до 10 V

- Аналоговый вход тока: от 4 до 20 мА или от 0 до 20 мА

-Вход импульсного управления: от 0.1 до 33.0 кГц (задается параметром)

-Многофункциональный аналоговый выход или выход импульсного управления, выбираемый в качестве выхода слежения.


Подавление Гармоник


Подключается к реактору постоянного тока, который подавляет гармоники более эффективно, чем соответствующие реакторы переменного тока. Дальнейшее совершенствование процесса подавления гармоник возможно при комбинированном использовании реакторов постоянного и переменного тока.


Рис. 10. Лицевая панель частотного преобразователя.


Рис. 11. Функции элементов пульта.


Рис. 12. Описание клемм силовой цепи


Рис. 13. Описание клемм цепей управления.


Рис. 14. Типовая схема подключения частотного преобразователя.


15. Общие сведения по промышленным контроллерам.


Промышленные контроллеры имеют разнообразное применение в промышленности и в быту они предназначены для управления электронными и электрическими аналоговыми и цифровыми устройствами. В составе с вспомогательными устройствами контроллеры выполняют различные функции: обработка информации, управление, регулирование, мониторинг, измерение, сигнализацию, контроль. Основными направлениями применения контроллеров в промышленности является: конвейеры, транспортеры, контроль водоснабжения, автоматы, станки и многие другие. Основными направлениями применения контроллеров в быту является: автоматизация помещений, кондиционирование, автоматические двери, миксеры и мешалки, эскалаторы, водоснабжение и т.д. Так же в большинстве медицинской техники имеется применение контроллеров.


Программируемые контроллеры компании OMRON габаритным размерам относятся к контроллерам средних размеров, однако, обеспечивают повышенную эффективность выполнения программ за счет способности разделения программы на задачи. Контроллеры, кроме того, имеют более высокую скорость выполнения операций, повышенную производительность, обладают способностью создания макро-протоколов для одновременной поддержки нескольких портов, а также способны осуществлять непрерывный коммуникационный обмен через три уровня сетевого обмена. Более того, они обладают повышенными возможностями гибкой обработки информации, что является основной задачей контроллеров для автоматизации производственных процессов.


Рис. 14. Возможная схема подключения контролера


Японская фирма OMRON является одним из мировых лидеров в области промышленной автоматизации и программируемые логические контроллеры (ПЛК) начала выпускать одной из первых. Первые контроллеры серии SYSMAC S6 появились в начале 80х годов и изначально использовались для замены традиционных устройств релейной автоматики.

Сегодня ПЛК, благодаря своей универсальности, решают широчайший круг задач и могут применяться в любых отраслях промышленности, в энергетике, металлургии, медицине, транспорте, сельском хозяйстве.

Программируемый контроллер (ПЛК) - устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Контроллер реализован на базе микропроцессорной техники и работает в локальных и распределённых системах управления в реальном времени в соответствии с набором программ.

По функциональным признакам в ПЛК можно выделить следующие элементы:

- Центральный процессор, предназначенный для выполнения команд (инструкций) управляющей программы и обработки данных, размещённых в памяти.

- Память контроллера с жёстким распределением областей для размещения различных типов данных.

- Модули ввода, обеспечивающие приём и первичное преобразование информации от датчиков объекта управления.

- Модули вывода, предназначенные для выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства объекта управления.

По конструктивному исполнению ПЛК могут быть:

- Блочного типа

- Модульного типа

По техническим возможностям, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК фирмы OMRON делятся на классы:

- Микро (Micro)

- Малые (Small)

- Средние (Medium)

- Большие (Large)

Применение программируемых контроллеров OMRON в управлении непрерывными технологическими процессами.


Программируемые логические контроллеры (PLC) корпорации OMRON (Япония) делятся на четыре класса: Micro (микро), Small (малые), Medium (средние) и Large (большие). Широкое применение в системах автоматического управления (САУ) непрерывными технологическими процессами получили PLC классов Medium и Large. Сбалансированная совокупность основных характеристик и функциональных возможностей PLC этих классов определило их преимущественное использование в САУ наиболее ответственными объектами. К их числу относятся бортовые установки космических агрегатов, системы управления процессами ядерных технологий, объекты военно-промышленного комплекса, объекты теплоэнергетики. Новой разработкой в этом классе изделий являются программируемые контроллеры серии SYSMAC CS1 (рис.15).


Рис. 15. Программируемый контроллер SYSMAC CS1


Контроллеры серии CS1 по функциональным возможностям и техническим характеристикам существенно превосходят ранние модели PLC фирмы OMRON, а также изделия известных мировых фирм, находящихся в этом классе (класс - Medium). Ниже приводятся некоторые (общепринятые для программируемых логических контроллеров) параметры PLC CS1:

1. Быстродействие (время исполнения инструкции LD) - 0.04 (c;

2. Количество инструкций - более 400;

3. Количество точек ввода/вывода - 5120;

4. Емкость памяти программ - 250 Kшагов;

5. Емкость энергонезависимой памяти данных (DM) - 448 Кслов;

6. Емкость карты Flash-памяти - 48 МВ;

7. Номенклатура поддерживаемых модулей (ввода/вывода, специальных, коммуникационных) - более 100 типов.

8. Сети и интерфейсы:

- Ethernet (FTP, TCP/IP, UDP/IP);

- Controller Link;

- PC Link;

- DeviceNet (CompoBus/D);

- CompoBus/S;

- ProfiBus/DP;

- Host Link;

- NT Link;

- Protocol Macros;

- Peripheral Bus.


В настоящее время выпускается 9 моделей модулей центрального процессора контроллеров серии CS1. Между собой модули CPU (рис. 16.) отличаются количеством бит I/O (минимально 960 бит I/O для CS1G-cpu42; максимально 5120 бит I/O для CS1H-cpu67), емкостью программ (минимально 10Kшагов для CS1G-cpu42; максимально 250К steps для CS1H-cpu67), размером памяти данных (минимально 32К слов для CS1G-cpu42; максимально 448К слов для CS1H-cpu67), наличием или отсутствием EM-памяти. Широкая сетка взаимных сочетаний названных параметров позволяет произвести оптимальный выбор модуля CPU для конкретного технологического процесса. Все типы модулей CPU снабжены коннектором для установки карты Flash-памяти, периферийным портом и портом RS232C, а также имеют отсек для установки дополнительных коммуникационных плат.


Рис. 16. Модуль ЦПУ.


Качественно изменились некоторые ранее существующие инструкции процессора и добавились новые, упрощающие программирование сложных алгоритмов. В частности такие инструкции как таймеры и счетчики ранее принадлежали одной области памяти (не могли иметь одинаковые номера в одной программе) и их общее количество для контроллеров. как правило не превышало 512. В программах контроллеров CS1 можно одновременно использовать таймеры и счетчики с одинаковыми номерами. Тех и других может быть по 4096. Появились новые инструкции, позволяющие обрабатывать файловую память, текстовые строки, индексные регистры и многие другие. Используя их, модуль CPU может манипулировать своей собственной памятью. Так, например, из программы лестничных диаграмм можно осуществлять весь набор операций над файлами, расположенными на карте памяти (удалять, копировать, создавать директорию и изменять ее имя). Программу пользователя, находящуюся в CPU модуле, можно заменить программой из карты памяти не выключая контроллер и без применения средств программирования. Программу пользователя и областей данных можно автоматически сохранить на карте памяти при включении питания ("легкое сохранение"). В случае обнаружения неисправности, все данные, расположенные в модуле CPU будут сохранены мгновенно. Это особенно важно для систем управления с повышенными требованиями к надежности.

В качестве базовой концепции предложено структурное многозадачное программирование (Task Programming). Программа в PLC серии CS1 разделена на задачи (циклические задачи), которые выполняются в установленном порядке (рис.17). Программы прерывания тоже введены как задачи (задачи прерывания).Контроллеры CS1-серии поддерживают до 32 циклических задач, 32 задачи прерывания I/O, 2 задачи запланированных прерываний, 1 задачу прерывания при отключении питания и 256 задач внешних прерываний. Программы задач создаются в виде модулей с отдельными функциями и целью. В дальнейшем, эти модули могут использоваться при написании программ для аналогичных по функциональному назначению систем (рис.17).

Введение структурного программирования преследует следующие цели:

- стандартизация программ, как модулей;

- разработка программ несколькими программистами, работающими параллельно;

- создание программы, более легкой для понимания;

- создание программ по шагам;

- использование BASIC-подобных мнемонических инструкций для написания программы, что трудно сделать при лестничном программировании (таких как условные переходы и циклы).


Появление новых инструкций позволяет упростить и саму процедуру программирования. В частности имеется возможность:

- создавать циклически повторяющиеся программные секции;

- осуществлять косвенную адресацию слов;

- использовать индексные регистры как указатели косвенных адресов в адресном пространстве данных (Индексные регистры очень удобны в комбинации с циклами, инкрементными инструкциями и инструкциями обработки табличных данных. Поддерживаются авто-инкремент, авто-декремент, а также функции ветвления.) и т.п.

Рис. 17.


Несмотря на наличие мощных функциональных возможностей PLC, задача разработки и программирования ряда систем с непрерывными процессами по-прежнему остается весьма сложной. Особенно это касается систем управления объектами с взаимосвязанными контурами регулирования (например, объекты теплоэнергетики, нефтяная, химическая, газовая промышленность, металлургия). Для облегчения и эффективного решения этих задач фирмой OMRON разработан специальный модуль управления контурами регулирования LCU (Loop Control Unit) и соответствующее к нему программное обеспечение CX-Process Tool и CX-Process Monitor. Программный пакет CX-Process Tool служит для комбинирования функциональных блоков и установления программных связей между ними, а CX-Process Monitor - для мониторинга системы. Указанные средства позволяют достаточно легко "пройти" путь от функциональной схемы до мониторинга спроектированной системы. На (рис. 18.) показана простейшая схема каскадного управления и структура используемых ее блоков. Для ее реализации потребуются модули ввода/вывода аналоговых сигналов (2 ввода, 1 вывод) и модуль LCU.

Рис. 18. Схема каскадного управления.


Связь аналоговыми сигналами между блоками определяется программно, в среде CX-Process Tool.

(Рис.19.) Программный пакет CX-Process Monitor


Для мониторинга системы управления достаточно по последовательному каналу соединить PLC с компьютером, на котором установлен программный пакет CX-Process Monitor (Рис.19.).

Научно-производственная фирма "РАКУРС" (Санкт-Петербург) имеет богатый опыт в разработке систем управления на базе программируемых контроллеров фирмы OMRON. За последние пять лет было разработано и сдано "под ключ" более 50 крупнейших объектов на территории России и за ее пределами. На объектах теплоэнергетики широко используется программно-технический комплекс (ПТК) "ОМ-мега", разработанный ООО "НПФ "РАКУРС" в соответствии с ТУ 4252-001-27462912-98, является средством измерения, имеет сертификат "утверждения типа средств измерения" RU.C.34.022.A №6090 и имеет сертификат соответствия РОСС.RU. АЯ43.В02146 №3114659.

Рис. 20.


ПТК построен на базе контроллера управления технологическим процессом, представляющего собой программируемый логический контроллер со специальным модулем управления контурами регулирования (LCU) и необходимым набором модулей аналогового и дискретного ввода/вывода (I/O).

Основные преимущества систем управления, выполненных на базе PLC+LCU:

* Стоимость значительно ниже по сравнению с традиционными системами DCS;

* Занимает в 4-5 раз меньше места;

* Не требует создания специальных климатических условий, может быть установлен непосредственно в машинном зале.

Имея аналогичные средства для разработки программного обеспечения и выполняя те же функции, система управления непрерывными технологическими процессами на базе PLC+LCU становится достойной альтернативой традиционным системам DCS.


16. Технические характеристики программируемого контроллера фирмы OMRON CQM1H.


CQM1H - Усовершенствованный контроллер серии CQM1 класса Small для работы в распределённых системах управления.

Высокое быстродействие, широкие сетевые возможности. Идеально подходит для управления технологическими агрегатами малого и среднего класса. Память программ, память данных и количество точек ввода/вывода увеличены вдвое по сравнению с CQM1. Быстродействие увеличено на 1/3. Возможность работы в сети Controller Link (32 узла в сети длиной до 1км). Простое редактирование программ контроллера, чтение и запись данных с помощью ПО под Windows. Встраиваемые платы (коммуникационные карты, поддерживающие Protocol Macro, высокоскоростные счётчики), широкий спектр модулей контроллера обеспечивают большую гибкость в построении АСУ ТП.

CQM1H - это компактный быстродействующий программируемый контроллер, состоящий из модуля питания, центрального процессорного устройства (ЦПУ), модулей входов/выходов и специальных модулей. Все модули соединяются друг с другом для образования единого устройства, которое обычно монтируется на профиле DIN.

На ЦПУ всех типов CQM1H имеется порт RS-232, который может подключаться к управляющему компьютеру, другому ПК или другим устройствам с последовательным портом.


Основные характеристики CQM1H.


CQM1H имеет много характерных особенностей, включая следующие:

-На ЦПУ находятся 16 встроенных входов.

-Для увеличения числа входов/выходов можно добавить модули входов/выходов.

-CQM1H обладает большим быстродействием 0.5 мкс. на базовую инструкцию.

-Встроены быстродействующие таймеры и счетчики.

-Выходы обслуживаются сразу при исполнении команд (прямые выходы).


-CQM1H поддерживает три типа прерываний:

-Входные прерывания

-Прерывания интервального таймера

-Прерывания высокоскоростного счетчика


Входные прерывания используются для обработки входных сигналов от внешних устройств, когда сигналы короче, чем время исполнения программы. Можно использовать сигналы с шиной импульса 0.1 мкс.

Прерывания интервального таймера можно осуществлять, используя высокоскоростной интервальный таймер.

Выходами могут служить однофазные импульсы частотой до 5 кГц и двухфазные импульсы частотой до 2.5 кГц. Прерывания высокоскоростного счетчика можно объединить с выдачей импульсов и использовать для решения таких прикладных задач, как управление двигателем. Высокоскоростной счетчик имеет 2 дополнительные точки.

Функция выдачи импульсов

Импульсы частотой до 1 кГц можно выдавать с контактов модуля транзисторных выходов. CQM1H имеет два специальных порта для выдачи импульсов частотой 50 кГц.

Связь

Имеются периферийный порт и порт RS-232, которые используются для связи с внешними устройствами с помощью следующих методов:

-HOST LINK

-RS-232

-Линия связи 1:1 LINK


CQM1H с помощью HOST LINK может связываться с персональным компьютером и программируемым терминалам , используя команды HOST LINK.

CQM1H с помощью RS-232 может читать данные с считывателя штрих-кода или измерительного устройства и выводить данные на принтер.


Можно создать линию данных с областью данных в другом контроллере CQM1H для просмотра состояния данных другого ПК и синхронизации процессов, управляемых ПК.

Функция аналоговых регуляторов

На контроллерах CQM1H имеются аналоговые регуляторы ля 4 каналов.

Удобные инструкции ввода/вывода

Можно использовать одну инструкцию для ввода или вывода данных, что упрощает программу.

Инструкцию "ввод с клавиатуры 10 клавиш" можно использовать для чтения двоично-десятичного восьми разрядного числа с клавиатуры 10 клавиш.

Инструкцию "ввод с клавиатуры 16 клавиш" можно использовать для чтения двоично-десятичного восьми разрядного числа с клавиатуры 16 клавиш.

Инструкцию "ввод символа с цифрового переключателя" можно использовать для чтения четыре разрядного или восьми разрядного двоично-десятичного числа с цифровых переключателей.

Инструкцию "вывод на семи сегментный индикатор" можно использовать для выдачи четырех или восьми разрядного числа на семи разрядный индикатор.

Макросы

Инструкцию MCRO можно использовать для вызова и использования подпрограмм, задавая слово входов/выходов в качестве аргумента. Это позволяет использовать подпрограммы, что упрощает основную программу.


Просмотр изменения состояния бита

До сих пор слежение за изменением состояния битов было доступно только на ПК самого высокого класса. Просмотр изменения бита дает сигнал в момент изменения бита с 0 на 1 или с 1 на 0. Данную функцию можно использовать для просмотра состояния выходов или битов, которые включаются или выключаются за слишком короткие интервалы времени.


Таблица 4

Характеристики промышленного контроллера

Параметр

Значение

Максимальное число точек входа / выхода

512

Модули входа/выхода (кол-во точек)

8 / 16 / 32 точки

Память программы

15 К слов

Количество инструкций

137

Время исполнения базовой инструкции, мкс

0.357 мкс

Область IR, бит

2,720

Область SR, бит

192

Область TR, бит

8

Область HR, бит

1600

Область AR, бит

448

Область LR, бит

1024

Область DM

6144 слов

Счетчики / таймеры

До 512

Коммуникационные возможности

Controller Link

CompoBus/D (Devicenet)

CompoBus/S

AS-i Bus

Host Link

NT Link

1:1 Link

Protocol Macro

Специальные функции

Аналоговые входы / выходы

Контроль движения / позиционирования

Высокоскоростные счетчики

Контроль температуры

Модули датчиков

Модули линейных датчиков


На следующей блок схеме показана рекомендуемая последовательность действий при установке и работе с промышленными контроллерами CQM1H.


БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ


1. Введение

Охрана труда - важнейший и необходимый элемент организации производства и заключает в себе технические и санитарно гигиенические мероприятия. Эти мероприятия способствуют созданию здоровых и безопасных условий труда.

Данная дипломная работа представляет собой систему управления транспортерами конвейера производства шампанского на предприятии ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат". Система представляет собой набор электронных, программируемых устройств подключенных к автоматам конвейера, датчиков, установленных на транспортерах, частотных преобразователей подключенных к двигателям транспортеров. Соединяет всю систему управляющий компьютер, который координирует и управляет системой. Задачами системы является: регулирование работы конвейера в целом так чтобы транспортеры и автоматы не были перегружены и не пустовали. Систему обслуживает один человек у компьютера и три механика наладчика на линии. Помещение к категории опасных - не относится, но для обеспечения безопасности жизнедеятельности оно должно соответствовать требования, таким как: требования для эксплуатации ВДТ к помещениям и микроклимату, освещению, вибрации и шуму, организация труда и отдыха. Так же должна соблюдаться техника пожарной и электробезопасности. Для этого каждые пол года обслуживающий персонал проходит проверку на знание техники безопасности. Так же такие контролирующие организации как пожарный надзор, госэлетронадзор, так же проводят проверки помещений.

Труд обслуживающего персонала конвейера обуславливается совокупностью санитарно-гигиенических и психофизиологических факторов, влияющих на здоровье, работоспособность человека и эффективность его труда.


В наибольшей степени отрицательное физиологическое воздействие на обслуживающий персонал конвейера связано с дискомфортными воздействиями шума исходящего от конвейера.

На функциональное состояние человека отрицательно сказывается высокая или низкая температура воздуха. Работа, связанная с обслуживанием работающего конвейера связана с нагрузками на различные системы организма персонала (интеллектуальными, информационными, психо-эмоциональными). Напряженность умственного труда в большей степени связанна с усложнением функции ЦНС, предъявляющей особые требования к когнитивной сфере человека (вниманию, памяти, мышлению), а так же связана с высокой ответственностью персонала за выполняемую работу. В процессе высокоинтенсивного умственного труда у обслуживающего персонала конвейера формируется нервно-психическое напряжение, а в ряде случаев развивается состояние перенапряженности, которое рассматривается в качестве одной из причин развития невротических нарушений и возникновение сердечно-сосудистой патологии. Наряду с этим работа с непрерывно движущимися механизмами является иногда источником производственного стресса. Одной из мер профилактики развития, как общего утомления, так и утомления отдельных органов, является правильная организация режима труда и отдыха при работе.


2. Основные требования для эксплуатации ВДТ и ПЭВМ к помещениям и микроклимату


Рабочие места с ВДТ, ПЭВМ, КМТ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы, естественный свет падал сбоку, преимущественно слева. Требования к помещениям должны соответствовать СанПиН 2.2.4.578-96

Схемы размещения рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ должны учитывать расстояния между рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора), которое должно быть не менее 2,0 м. Расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов должно составлять не менее 1,2м.

Оконные проемы в помещениях использования ВДТ и ПЭВМ оборудуются регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков. Рабочие места с ВДТ и ПЭВМ при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания, располагаются в просторных помещениях или изолируются перегородками высотой 1,5 - 2,0 метра.

Высота рабочей поверхности стола для пользователей должна регулироваться в пределах 680 - 800 мм, при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотный и регулируемый по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстояния спинки от переднего края сиденья. Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100 - 300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз работающего на оптимальном расстоянии 600 - 700 мм, но не ближе чем 500 мм.

Рабочее место пользователя должно иметь достаточное освещение, соответствующий микроклимат, допустимый уровень шума и вибрации, а также необходимое расположение оргтехники.

Основные гигиенические требования к производственному помещению должны соответствовать положениям СанПиН 2.2.2.542-96

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха должны соответствовать действующим санитарным нормам микроклимата.

Повышенная температура и влажность, бактериальная загрязненность, повышенное содержание органических веществ, ухудшение ионного состава воздуха способствуют развитию утомления и снижению работоспособности пользователей.

Теплоощущение человека зависит от комплексного воздействия всех метеорологических факторов: температуры, влажности и подвижности воздуха. Большое значение для создания теплового комфорта играет температура воздуха.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в помещениях для различных климатических районов представлены в табл. 1. В средней климатической полосе оптимальная температура в производственных помещениях должна быть в пределах 18 - 20.

Влажность в основных помещениях должна быть в пределах от 40 до 50%. Подвижность воздуха не должна превышать 1,0 м/с. На микроклимат помещений и тепловое состояние персонала оказывают влияние остекленные поверхности, которые нередко в теплое время года перегревают помещение, а зимой значительно охлаждают. Поэтому зимой в кабинетах с большими окнами температура воздуха должна быть на 1 - 2°С выше, чем в обычных помещениях.

Состав воздуха (химический, физический, бактериальный) в течение дня претерпевает значительные изменения. Возрастает концентрация углекислоты в воздухе (норма СО2 для закрытых помещений составляет 0,07 - 0,1%). Другим вредным фактором являются органические вещества, находящиеся в воздухе. Присутствие их в воздухе зависит не только от дыхания людей, но и от санитарного состояния их кожи, одежды и самого помещения.

Органические вещества, особенно в сочетании с углекислотой, придают воздуху помещений неприятный специфический запах. Состав органических веществ, получивших название "летучих", разнообразен, сложен и определяется суммарно.

В течение дня (вместе с пылью, поднимающейся при передвижении персонала) возрастает также количество бактерий в воздухе помещений.


Таблица 1

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата для производственных помещений


Параметры

воздуха

Сезон года


Зима

Весна

Осень


Климатический район


холодный

умеренный

жаркий

умеренный

жаркий

умеренный

жаркий

Температура 0С

21-22

18-20

17-19

18-22

23-24

16-22

24-26

Оптимальные

Относительная влажность, %

30-50


Подвижность, м/с

0,06 - 0,25

до 0,4

0,6 - 0,8

до 0,4

0,6 - 0,8

Допустимые

Температура 0С

18-23

17-22

16-21

17-23

23-26

15-23

24-28


Относительная влажность, %

25-60


Подвижность, м/с

до 0,3

до 1,0


Для организации нормального воздушного режима производственных помещений важное значение имеет использование тех часов, когда помещение не занято. Время, когда помещение "отдыхает", должно быть использовано для широкой аэрации. Аэрация помещений должна проводиться под контролем персонала. Широкая аэрация основных помещений должна проводиться как с помощью естественной, так и искусственной вентиляции. Лучшим устройством для проветривания помещений, особенно в холодное время года, являются кондиционеры.

3. Основные требования к освещению

Требования к освещению должны соответствовать СНиП 23-05-95.

Высокий уровень освещенности помещений создает у работников положительный эмоциональный тонус, повышает работоспособность. Нельзя забывать и о биологическом действии естественного солнечного света. Поскольку работа за компьютером нередко связана с большим зрительным напряжением, необходимо стремиться к максимальной освещенности помещений. Недостаточное их освещение может служить одной из причин снижения остроты зрения и повлечь за собой ухудшение функционального состояния работника (табл. 2).


Таблица 2

Характеристика зрительной работы

Разряд зрительной работы, подразряд

Искусственное освещение

Естественное освещение

Совмещенное освещение

Очень высокой точности

II б

Освещенность, лк

Сочетание нормируемых величин показателя ослепленности и коэф. пульсации

При верхнем освещении

При боковом освещении

При верхнем освещении или комбинированном

При боковом освещении


При системе комбинированного освещения

При системе общего освещения


всего

В т.ч. от общего


(



Кn, %


3000

300

750

20

10

-

-

4,2

1,5


Основные гигиенические требования, предъявляемые к освещению, предусматривают достаточность и равномерность освещения, отсутствие резких теней и блесткости на рабочих поверхностях. В погожие дни избыток солнечных лучей создает блики на рабочих местах и может привести к перегреву помещений и сотрудников. Для защиты от прямых солнечных лучей рекомендуется использовать регулируемые жалюзи (деревянные, металлические или из пластмассы). Можно использовать раздвижные занавески (светлых тонов), развешиваемые с таким расчетом, чтобы при дождливой и пасмурной погоде их можно было полностью убирать в простенки.

Источниками искусственного освещения могут служить лампы накаливания и люминесцентные лампы. Преимущество люминесцентных ламп перед лампами накаливания заключается не только в их экономичности, но главным образом в обеспечении высокого уровня освещенности. Для освещения производственных помещений рекомендуется использовать люминесцентное освещение белого света (ЛБ) и тепло-белого света (ЛТБ).

На рабочих поверхностях (столов) наименьшая освещенность при лампах накаливания должна быть 150 лк, при люминесцентных лампах - 300 лк.. Каждый источник обязательно должен быть заключен в арматуру, с помощью которой создается равномерный рассеянный свет. При освещении люминесцентными лампами в кабинетах используются светильники типа ШОД-2-40 или ШЛД-2-40. Все светильники должны быть обеспечены бесшумными пускорегулирующими аппаратами (ПРА). Можно также использовать потолочный люминесцентный светильник рассеянного света (ПЛР), создающий впечатление светящегося потолка.

Для освещения лампами накаливания применяется осветительная арматура, создающая рассеянный, полу отраженный от потолка и верхней части стен поток света. Наилучшими являются кольцевые светильники типа СК-300 или КМО-300. Практически о достаточности освещения можно судить исходя из расчета удельной мощности, т. е. мощности, приходящейся на 1 м2 которая должна быть не менее 48 Вт/м2.

Для повышения освещенности большое значение имеет цвет стен, потолков, оборудования и степень их чистоты. Чтобы свет рассеивался по всей площади помещения, должно быть обеспечено достаточное отражение световых лучей. Это может быть достигнуто при светлой окраске стен и потолков с высоким коэффициентом отражения - не менее 60-70%.


Для снижения статического напряжения в процессе работы большое значение имеет не только правильно организованный производственный процесс, но и рациональная конструкция мебели. Мебель должна быть удобной и обеспечивать правильную с гигиенической точки зрения рабочую позу при выполнении работы. Правильная посадка работника возможна только в том случае, если мебель соответствует росту и пропорциям тела.


4. Основные требования к шуму и вибрации


Во всех производственных помещениях уровень шума на рабочем месте не должен превышать 85дБ. (табл. 3) "Шум Общие требования безопасности" ГОСТ 12.1.003-83. Стандарт устанавливает классификацию шума, характеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к защите от шума на рабочих местах, шумовым характеристикам машин, механизмов, средств транспорта и другого оборудования и измерениям шума.

Таблица 3


Вид трудовой деятельности, рабочее место

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами

Уровни звука и эквивалентные уровни звука в (Дб)


63

125

250

500

1000

2000

4000

8000


6. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий, постоянные рабочие места стационарных /машин

99

92

86

83

80

78

76

74

85


Шумящее оборудование, уровни шума которого превышают нормированные, должны находиться вне помещений с ВДТ и ПЭВМ. Снизить уровень шума в помещениях можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц для отделки помещений (табл. 10).


4.1. Требования к организации режима труда и отдыха при работе.


Для специалистов, обслуживающих производственный процесс в цехах, продолжительность работы не должна превышать 8 часов в день. Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья работников, на протяжении рабочей смены устанавливаются регламентированные перерывы. Продолжительность непрерывной работы без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов. Через 1,5 - 2 часа от начала рабочей смены и через 1,5 - 2 часа после обеденного перерыва для работников устанавливаются регламентированные перерывы продолжительностью 20 минут каждый час или 15 минут через каждый час работы. При 12-часовой рабочей смене регламентированные перерывы должны устанавливаться первые 8 часов работы аналогично перерывам при 8-часовой рабочей смене, а в течение последних 4 часов работы - каждый час продолжительностью 15 минут.


Таблица 4

Среднегеометрические

частоты

октавных

полос, Гц

Допустимые значения


по виброускорению

по виброскорости


МС-2

ДВ

МС-1




Оси Х, У

2

5,3 * 10

25

4,5 * 10

79

4

5,3 * 10

25

2,2 * 10

73

8

5,3 * 10

25

1,1 * 10

67

16

1,0 * 10

31

1,1 * 10

67

31,5

2,1 * 10

37

1,1 * 10

67

63

4,2 * 10

43

1,1 * 10

67


При работе с ВДТ и ПЭВМ в ночную смену (с 22 до 6 часов), продолжительность регламентированных перерывов должна увеличиваться на 60 минут. Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния малой, подвижности, предотвращения развития утомления целесообразно выполнить комплекс упражнений для глаз, общего воздействия, улучшения мозгового кровообращения, снятия утомления с плечевого пояса и рук, снятия напряжения с туловища, ног. С целью уменьшения отрицательного влияния монотонности целесообразно применять чередование операций осмысленного текста и числовых данных (изменение содержания работ), чередование редактирования текстов и ввода данных. В случае возникновения у работающих с ВДТ и ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических норм, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует:

1. применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ВДТ и ПЭВМ;

2. корректировать длительность перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ВДТ и ПЭВМ.

Работающим с ВДТ и ПЭВМ с высоким уровнем напряженности во время регламентированных перерывов и в конце рабочего дня показана психологическая разгрузка.


5. Техника безопасности


5.1. Общие требования безопасности


К выполнению работ, связанных с использованием средств вычислительной, копировально-множительной и другой оргтехники, допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, не имеющие медицинских противопоказаний, вводный инструктаж по технике безопасности, первичный инструктаж на рабочем месте с присвоением 1 группы по электробезопасности. Работники должны проходить обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования). Женщины со времени установления беременности и в период кормления ребенка грудью к выполнению всех видов работ, связанных с использованием ВДТ, ПЭВМ и КМТ не допускаются. Работники должны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка. С содержанием этого документа администрация знакомит сотрудника при оформлении на работу. В обязанности персонала входит соблюдение режимов труда и отдыха. Начало, окончание, обеденный перерыв в течение рабочей смены устанавливаются внутри отдела, цеха, структурного подразделения согласно правилам внутреннего трудового распорядка. Работники, использующие средства вычислительной и копировально-множительной техники, подвергаются воздействию электромагнитных полей (радиочастот), статического электричества, шума, недостаточной освещенности, повышенной яркости светового изображения, а также испытывают значительные уровни статической нагрузки, зрительного и умственного напряжения. Работники должны соблюдать требования пожарной безопасности. Не разжигайте огонь в рабочих помещениях, в огнеопасных местах. Курение разрешается там, где есть знак, разрешающий курить. Работник обязан немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о несчастном случае или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления). Работник должен практически уметь оказывать пострадавшему первую медицинскую помощь согласно инструкции по охране труда. Работник несет ответственность за неисполнение требований инструкции по охране труда.


5.2. Пожарная безопасность


Мероприятия по пожарной безопасности должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1. 004-96. Противопожарный режим на предприятии включает разработку эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров, выработку мероприятий, предотвращающих возникновение пожара и мер его ликвидации. В каждом помещении должны быть противопожарные инструкции. В них предусматриваются: специальные мероприятия для отдельных процессов, которые могут вызвать пожар, порядок и нормы хранения пожаро- и взрывоопасных веществ и материалов, обязанности работников, лаборантов при возникновении пожара, правило вызова пожарной команды, порядок отключения электрооборудования и вентиляции, правила применения средств пожаротушения, порядок эвакуации людей, материалов и материальных ценностей, последовательность осмотра и приведения в безопасное состояние конкретного помещения. Инструкция вывешивается на видном месте. В помещении должны быть также таблички с фамилиями лиц, ответственных за пожарную безопасность. Все работники должны знать инструкции и неуклонно выполнять их требования. Ответственность за противопожарное состояние помещений, а также за своевременное выполнение в них противопожарного режима возлагается приказом директора заведения на руководящий состав.

Мебель и оборудование в помещениях должны быть установлены так, чтобы они не препятствовали эвакуации людей. Ширина минимальных проходов предусматривается не менее 1м.


5.3. Требования к электробезопасности


При подготовке помещений для размещения оборудования ЛВС необходимо руководствоваться требованиями СанПиН 2.2.2.542-96, а также рекомендациями, приведенными в настоящем разделе.

Монтаж оборудования ЛВС должен выполняться в соответствии со схемами и планами. Внутри помещений положение оборудования и кабель-каналов показано условно и уточняется по месту с учетом правил электробезопасности и удобства работы.

Оборудование ЛВС не рекомендуется располагать рядом с оборудованием, создающим большие помехи (силовыми трансформаторами, электросварочными агрегатами, мощными электродвигателями и т.д.).

Помещения, предназначенные для установки оборудования ЛВС, должны быть оборудованы электропитанием (переменным током напряжением 220В), которое подается через специальные розетки.

Оборудование ЛВС устанавливается в сухих отапливаемых помещениях.

Помещения должны быть защищены от проникновения пыли и газа.

В помещениях, предназначенных для размещения оборудования сети, должны быть обеспечены следующие условия:

- электрическая составляющая электромагнитного поля помех не должна превышать 0,3В в диапазоне частот от 0,15 до 300МГц;

- вибрация не должна превышать амплитуды 0,1мм при частоте не более 25Гц.


5.4. Требования к защитному заземлению


В помещения, предназначенные для установки оборудования ЛВС, должен быть организован контур защитного заземления.

Контур заземления должен быть автономным, то есть не связанным гальваническим соединением с контурами заземления каких-либо помещений. Контур заземления должен обеспечивать подсоединение к нему при помощи болтового соединения заземляющих проводников от специальных розеток. Контур заземления должен обеспечивать сопротивление между корпусом любой составной части сетевого оборудования и землей (грунтом) не более 4 Ом в любое время года.

В качестве заземляющих проводников разрешается применять голые медные проводники или многожильные изолированные провода со следующими сечениями в зависимости от их длины (табл. 5).

Таблица 5

Длина и сечение заземляющих проводников

Длина, м, не более

Сечение, мм, не менее

4

9

15

25

3

5

8

10


Заземляющие проводники должны быть защищены от механических воздействий.

Разводка цепей заземления выполняется с учетом следующих правил:

1) все составные части сети, имеющие клемму защитного заземления, соединяются перемычками с магистралью защитного заземления;

2) устройства, выносимые за пределы помещений с оборудованием сети заземляются по месту установки.

Заземление должно соответствовать требованиям ПУЭ и ГОСТ 50 571-93.

Вывод. Таким образом, оптимизация условий внешней и внутренней среды помещений имеет важное значение для обеспечения высокой работоспособности сотрудников, способствует укреплению их здоровья.


6. Безопасность при чрезвычайных ситуациях

Возможные пути защиты радиоэлектронной аппаратуры от ЭМИ, вызванных ядерным взрывом

Для того, чтобы понять всю сложность проблем угрозы ЭМИ и мер по защите от нее, необходимо кратко рассмотреть историю изучения этого физического явления и современное состояние знаний в этой области. То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электромагнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х - начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально. Однако количественные характеристики импульса измерялись в недостаточной степени, во-первых, потому что отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать чрезвычайно мощное электромагнитное излучение, существующее чрезвычайно короткое время (миллионные доли секунды), во-вторых, потому что в те годы в радиоэлектронной аппаратуре использовались исключительно электровакуумные приборы, которые мало подвержены воздействию ЭМИ, что снижало интерес к его изучению.

Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность. Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения, и образуется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км, то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля, создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли играет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжительность данного процесса с момента взрыва от 1 - 3 до 100 нс.

На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой стадии.

На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 секунды до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.


Наибольшую опасность для радиоэлектронных средств представляет первая стадия генерирования ЭМИ, на которой в соответствии с законом электромагнитной индукции из-за чрезвычайно быстрого нарастания амплитуды импульса (максимум достигается на 3 - 5 нс. после взрыва) наведенное напряжение может достигать десятков киловольт на метр на уровне земной поверхности, плавно снижаясь по мере удаления от эпицентра взрыва. Амплитуда напряжения, наводимого ЭМИ в проводниках, пропорциональна длине проводника, находящегося в его поле, и зависит от его ориентации относительно вектора напряженности электрического поля. Так, напряженность поля ЭМИ в высоковольтных линиях электропередачи может достигать 50 кВ/м, что приведет к появлению в них токов силой до 12 тыс. ампер.

ЭМИ генерируются и при других видах ядерных взрывов - воздушном и наземном. Теоретически установлено, что в этих случаях его интенсивность зависит от степени асимметричности пространственных параметров взрыва. Поэтому воздушный взрыв с точки зрения генерации ЭМИ наименее эффективен. ЭМИ наземного взрыва будет иметь высокую интенсивность, однако она быстро уменьшается по мере удаления от эпицентра.

В настоящее время создано и действует большое количество имитаторов ЭМИ для испытаний авиационной, космической, корабельной и наземной техники. Однако они не в полной мере воссоздают реальные условия воздействия ЭМИ ядерного взрыва вследствие ограничений, накладываемых характеристиками излучателей, генераторов и источников электропитания на частотный спектр излучения, его мощность и скорость нарастания импульса. Вместе с тем, и при этих ограничениях удается получить достаточно полные и надежные данные о появлении неисправностей в полупроводниковых приборах, сбоя в их функционировании и т.п., а также об эффективности действия различных защитных устройств. Кроме того, такие испытания позволили дать количественную оценку опасности различных путей воздействия ЭМИ на радиоэлектронную технику. Теория электромагнитного поля показывает, что такими путями для наземной техники являются, прежде всего, различные антенные устройства и кабельные вводы системы электропитания, а для авиационной и космической техники - антенны, а также токи, наводимые в обшивке, и излучения, проникающие через остекление кабин и лючки из не токопроводящих материалов. Токи, наводимые ЭМИ в наземных и заглубленных кабелях электропитания протяженностью в сотни и тысячи километров, могут достигать тысяч ампер, а напряжение в разомкнутых цепях таких кабелей - миллион вольт. В антенных вводах, длина которых не превышает десятков метров, наводимые ЭМИ токи могут иметь силу в несколько сотен ампер. ЭМИ, проникающие непосредственно через элементы сооружений из диэлектрических материалов (неэкранированные стены, окна, двери и т.п.), могут наводить во внутренней электропроводке токи силой в десятки ампер.

Поскольку слаботочные цепи и радиоэлектронные приборы нормально действуют при напряжениях в несколько вольт и токах силой до нескольких десятков миллиампер, то для их абсолютно надежной защиты от ЭМИ требуется обеспечить снижение величины токов и напряжений в кабелях, до шести порядков.

Идеальной защитой от ЭМИ явилось бы полное укрытие помещения, в котором размещена радиоэлектронная аппаратура, металлическим экраном. Вместе с тем ясно, что практически обеспечить такую защиту в ряде случаев невозможно, т.к. для работы аппаратуры часто требуется обеспечить ее электрическую связь с внешними устройствами. Поэтому используются менее надежные средства защиты, такие, как токопроводящие сетки или пленочные покрытия для окон, сотовые металлические конструкции для воздухозаборников и вентиляционных отверстий и контактные пружинные прокладки, размещаемые по периметру дверей и люков.

Более сложной технической проблемой считается защита от проникновения ЭМИ в аппаратуру через различные кабельные вводы. Радикальным решением данной проблемы мог бы стать переход от электрических сетей связи к практически не подверженным воздействию ЭМИ волоконно-оптическим. Однако замена полупроводниковых приборов во всем спектре выполняемых ими функций электронно-оптическими устройствами возможно только в отдаленном будущем. Поэтому в настоящее время в качестве средств защиты кабельных вводов наиболее широко используются фильтры, в том числе волоконные, а также искровые разрядники, металлоокисные варисторы и высокоскоростные зенеровские диоды. Все эти средства имеют как преимущества, так и недостатки. Так, емкостно-индуктивные фильтры достаточно эффективны для защиты от ЭМИ малой интенсивности, а волоконные фильтры защищают в относительно узком диапазоне сверхвысоких частот. Искровые разрядники обладают значительной инерционностью и в основном пригодны для защиты от перегрузок, возникающих под воздействием напряжений и токов, наводимых в обшивке самолета, кожухе аппаратуры и оплетке кабеля.

Металлоокисные варисторы, представляют собой полупроводниковые приборы, резко повышающие свою проводимость при высоком напряжении. Однако, при применении этих приборов в качестве средств защиты от ЭМИ следует учитывать их недостаточно высокое быстродействие и ухудшение характеристик при неоднократном воздействии нагрузок. Эти недостатки отсутствуют у высокоскоростных зенеровских диодов, действие которых основано на резком лавинообразном изменении сопротивления относительно высокого значения практически до нуля при превышении приложенного к ним напряжения определенной пороговой величины. Кроме того, в отличие от варисторов характеристики зенеровских диодов после многократных воздействий высоких напряжений и переключений режимов не ухудшаются.

Наиболее рациональным подходом к проектированию средств защиты от ЭМИ кабельных вводов является создание таких разъемов, в конструкции которых предусмотрены специальные меры, обеспечивающие формирование элементов фильтров и установку встроенных зенеровских диодов. Подобное решение способствует получению очень малых значений емкости и индуктивности, что необходимо для обеспечения защиты от импульсов, которые имеют незначительную длительность и, следовательно, мощную высокочастотную составляющую. Использование разъемов подобной конструкции позволит решить проблему ограничения массогабаритных характеристик устройства защиты. Сложность решения задачи защиты от ЭМИ и высокая стоимость разработанных для этих целей средств и методов заставляют пойти на первых парах по пути их выборочного применения в особо важных системах. Первыми целенаправленными работами в данном направлении были программы защиты от ЭМИ стратегического оружия. Такой же путь избран и для защиты имеющих большую протяженность систем управления и связи. Однако основным методом решения данной проблемы зарубежные специалисты считают создание так называемых распределенных сетей связи (типа "Гвен"), первые элементы которых уже развернуты на континентальной части США. Современное состояние проблемы ЭМИ можно оценить следующим образом.Достаточно хорошо исследованы теоретически и подтверждены экспериментально механизмы генерации ЭМИ и параметры его поражающего действия. Разработаны стандарты защищенности аппаратуры и известны эффективные средства защиты. Однако в настоящее время в некоторых западных странах ведутся работы по генерации импульсов электромагнитного излучения магнитодинамическими устройствами, а также высоковольтными разрядами. Поэтому вопросы защищенности от воздействия ЭМИ будут оставаться в центре внимания специалистов при любом исходе переговоров о ядерном разоружении.


ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ


1. Обоснование разработки системы управления.

Данная дипломная работа, является техническим усовершенствованием линии производства шампанского на предприятии ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат".


2. Расчет основных показателей сравнительной эффективности

Основными затратами на производство шампанского является электроэнергия потребляемая конвейером. В данном случае не учитывается затраты на бутылки, пробки, мюзле и само шампанское так как при внедрении системы управления данные затраты практически не уменьшатся. На данное время электроэнергия затрачиваемая на производство шампанского равняется 93,2 кВт/час на каждую тысячу выпускаемой продукции. По этому затраты на электроэнергию можно посчитать:


где: Зэл - затраты на электроэнергию

Цед.эл. - цена единицы электроэнергии

Кз - количество затрат на одну тысячу продукции

Цед.эл. = 1,07 р.

Кз = 93,2 кВт/ч.

Зэл =1,07*93,2 = 99,724 руб.

При внедрении данного проекта предполагается снизить общее потребление электроэнергии конвейера на 10%. Что позволит в течении года окупить затраты на создание и внедрение системы а также начать получать прибыль от системы управления.


3. Определение затрат на разработку и пуск в эксплуатацию системы управления конвейером на ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат"


В настоящее время существует такая актуальная задача как автоматизирование различных видов производства. Одним из видов производства является непрерывное конвейерное производство. С момента возникновения электронной аппаратуры (программируемых промышленных контроллеров) появилась возможность усовершенствовать работу путем замены механического управления и регулирования человеком производства. Применение данной разработки обеспечит экономию денежных средств за счет снижения затрат:

- электроэнергию

- паровое отопление (для автоматов)

- газовое охлаждение (для автоматов)

- трудоемкости человека (сокращение штата)

Также обеспечит быстрое, надежное и достоверное регулирование процессом производства, что приведет к уменьшению брака при производстве шампанского и увеличение производительности труда.


3.1. Коммерческий анализ


Разрабатываемая система управления - одна из самых мощных, простых и удобных в использовании. На данный момент на рынке нет подобных систем. При проведении анализа спроса на данную систему показало, что имеется потребность в такой системе, кроме ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат", у таких предприятий как:

- ООО "Талицкий спиртовой завод"

- ООО "Талицкий дрожжевой завод"

- ОАО "Екатеринбургский ликероводочный завод" (бывший АООТ "Алкона")

Для создания системы необходимо наличие:

- Промышленных контроллеров

- Частотных преобразователей

- Компьютера

- Оптико-механических датчиков


3.2. Определение затрат на систему


Затраты на создание системы управления складываются из расходов по оплате труда разработчиков с отчислениями на социальные нужды, расходов по оплате машинного времени при разработке алгоритма управления и написание программы по нему, расходов на оборудование, материалы и прочие. На предприятии ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат" на данный момент уже имеется необходимое оборудование и материалы для данной системы, так как автоматы конвейера используют требуемое оборудование.


3.3 Расходы по оплате труда разработчиков с отчислениями на социальные нужды


Таблица 1

Расходы на оплату труда разработчиков


Наименование этапа

Трудоемкость чел. час.

Средняя часовая оплата, руб.

Затраты на этапе, руб.

1. Постановка задачи

2

26,94

53,88

2.Проработка архитектуры системы управления

5

26,94

134,7

3.Анализ средств для создания системы

50

26,94

1347

4. Создание алгоритма работы системы и написание по ней программы

30

26,94

808,2

5.Установка и настройка оборудования

60

26,94

1616,4

6. Тестирование, проверка и диагностика системы

10

26,94

269,4

ИТОГО:

157


4229,58


Расчет средней стоимости одного часа работы осуществляется по формуле:

Sh=Z/H,

где: Z - заработная плата в месяц;

H - среднее число часов в месяце.

Стоимость одного часа работы: Sh 4500/167=26,94 руб.

Расходы на оплату труда разработчиков с учетом отчислений на социальные нужды определяются по формуле:

Zc=Rt*(1+k),

где: Zc - затраты на оплату труда разработчиков;

Rt - расходы на оплату труда без учета отчислений на социальные нужды;

k - коэффициент отчислений на социальные нужды.


k = 28%+4%+3,6% +1,5%=37,1%=0,371

где: 28% - пенсионный фонд;

4% - фонд социального страхования;

3,6% - фонд обязательного медицинского страхования;

1,5% - фонд занятости населения.


Итого расходы на оплату труда:

Zc = 4229,58*(1+0,371)= 5798,75


3.4. Расчет стоимости машинного времени на стадии разработки


Стоимость машинного времени на стадии разработки складывается из балансовой стоимости ПЭВМ, амортизационных отчислений, затрат на электроэнергию, ремонт и обслуживание ПЭВМ.

Норма амортизации вычисляется по формуле:

НА=12%/Фв,

где: НА - норма амортизации;

Фв - действительный фонд времени (табл. 2).

Таблица 2.

Фонд рабочего времени компьютера


Статьи баланса


1. Календарное время

365

2. Нерабочее время, всего

115

а) выходные

104

б) праздничные

10

в) прочие дни

1

3. Число рабочих дней

250

4. Средняя продолжительность рабочего дня, час.

8

5. Действительный годовой фонд времени, час.

2000


Амортизационные отчисления за 1 час работы:

АОч=НА*БС/100%,

где: АОч - амортизационные отчисления за час работы,

НА - норма амортизации;

БС - балансовая стоимость компьютера.


Таблица 3

Расчет стоимости машинного времени


Наименование показателей

Расчетные показатели

Затраты руб.

1. Балансовая стоимость ПЭВМ, руб.

25000

25000

2. Норма амортизации, ч., %

0,0006


3. Амортизационные отчисления за 1 час работы, руб.

1,5

1,5

4. Число обслуживающего персонала, чел.

1


5. Тарифная ставка обслуживающего персонала, руб.

0,3

0,3

6. Заработная плата обслуживающего персонала на 1 час работы, руб.

26,94

26,94

7. Дополнительная заработная плата обслуживающего персонала, руб.

10

10

8. Основная и дополнительная заработная плата, руб.

36,94

36,94

9. Стоимость 1 кВт/час, руб.

1,07

1,07

10. Потребляемая мощность, кВт/час

0,35


11. Затраты на эл/энергию

0,375


12. Затраты на текущий ремонт, руб.

-

-

13. Всего расходы на час работы, руб.

0,375

0,375

14. Прочие расходы, руб.

0,019

0,019

15. Итого расходы на час работы, руб.

0,39

0,39

16. Планируемое время работы, час

40

40

ИТОГО расходы на машинное время

1608

1608


Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:

Zэ=М*S,

где: Zэ - затраты на электроэнергию;

М - потребляемая мощность компьютера;

S - стоимость кВ/час.


Общие расходы на машинное время определяются:

Zмв=Rчр*ВР,

где: Zмв - расходы на машинное время;

Rчр - расходы на час машинного времени;

ВР - планируемое время работы.


Таблица 4

Расходы на материалы


Материалы

Цена ед., руб.

Кол-во, шт.

Затраты, руб.

1 Кабель электрический

7

120

840

2 Кабель UTP 5 кат

15

345

5174

ИТОГО


6015


Таблица 5

Затраты на создание системы управления

Статьи затрат

Всего по статьям

1. Заработная плата основная и

дополнительная


4229,58

2. Отчисления на социальное страхование

1569,17

3. Машинное время

1608

4. Материалы

6015

5. Прочие затраты

671,09*

ИТОГО

14092,84


Примечание.

* - Прочие затраты принимаются равными 5% от суммы остальных статей затрат.

Таким образом, на создание и внедрение системы управления потребуется денежных средств на сумму 14092,84 рублей.


ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА


1. Влияние энергопотребления на окружающую среду


Неразрывная органичная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения энергопотребления и окружающей среды как важнейших факторов жизнедеятельности человека и развития производительных сил привлекает постоянное внимание к проблеме взаимодействия энергетики и окружающей среды.

На ранних стадиях развития энергетики основным проявлением этого внимания был поиск в окружающей среде ресурсов, необходимых для обеспечения энергопотребления.

За последние десятилетия воздействие человека на природу многократно усилилось в связи с ростом потребления природных ресурсов. Интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства сопровождается значительными нарушениями свойств природной среды, окружающей человека. При использовании природных ресурсов экономические и экологические цели должны совпадать, но само это происходит крайне редко. Поэтому все чаще приходится применять специальные меры, направленные на сохранение экологических качеств среды в процессе общественного производства.

Технический прогресс, развитие экономики осуществляется за счет стремительного возрастания потребления природных ресурсов. Вся электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях: тепловых, атомных и др. Но до сих пор основную долю энергии человечество получило и получает за счет минерального топлива. Первый источник энергии или энергоресурс поступает в тот или иной преобразователь энергии, на выходе которого получается или электрическая энергия, или электрическая и тепловая.

В соответствии с установившейся терминологией энергетика (топливно-энергетический комплекс) включает в себя получение, переработку, преобразование, транспортировку, хранение и использование энергоресурсов и энергоносителей всех видов. Энергетика обладает развитыми и глубокими внешними и внутренними связями и ее развитие неотделимо от всех направлений деятельности человека, связанных с использованием энергии. При производстве и передаче электроэнергии до потребителей часть ее теряется. Эти потери связаны с нагревом оборудования и передачей электроэнергии на большие расстояния. С каждым годом количество сжигаемого топлива увеличивается, что сопровождается все большими выбросами в атмосферу углекислого газа и продуктов неполного сгорания топлива. Одновременно все большее количество кислорода расходуется на процессы горения. Таким образом, за счет развития энергетики происходит изменение газового состава атмосферы - увеличивается концентрация углекислого газа, запыленность воздуха, уменьшается содержание кислорода. Также энергетика оказывает воздействие на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта).

Для устранения нежелательных выбросов в атмосферу, каждая электрическая станция должна иметь: план мероприятий по снижению вредных

выбросов, предотвращать аварийные и иные залповые выбросы в окружающую среду, предприятие должно быть оснащено постоянно действующими приборами контроля за выбросами.

Среди многих аспектов анализа взаимосвязей энергетики с окружающей средой важное значение имеет экономический аспект, т.е. экономические оценки влияния энергетики на окружающую среду. Основанием для таких оценок является изменение требований к энергооборудованию и соответствующее изменение показателей энергоустановок, а также экономические оценки ресурсов и ущерба.

Значительные возможности экономии энергетических ресурсов и соответствующего снижения воздействий на окружающую среду имеются на всех стадиях производства энергии. Увеличивается электрификация, что приводит к быстрому росту протяженности воздушных линий электропередачи и повышению их номинальных напряжений. Уменьшение потерь при транспортировке электроэнергии будет достигаться развитием сетей переменного тока с напряжением 750 кВ, а затем 1150 кВ. Применение трансформаторов из улучшенной стали и с регулировкой напряжения под нагрузкой, применение статистических конденсаторов и другие мероприятия дадут дополнительное уменьшение потерь при транспортировке электроэнергии.

Электрифицируются в основном зоны с благоприятными климатическими условиями, где сосредоточена масса населения страны. В этих зонах сосредоточена также и большая часть обрабатываемых земель и лесных массивов. Вооружение высоковольтными линиями неизбежно приводит к выводу из хозяйственного применения пахотных земель и лугов, используемых для установки опор. Поэтому ЛЭП оттесняются на неудобные для пахоты земли, в том числе и в лесные массивы. При наличии широкой просеки вдоль трассы линий деревья теряют устойчивость, характерную для лесных массивов.

Наносимый природе и лесному хозяйству ущерб и трудозатраты на расчистку просеки можно значительно сократить. Расстояние между проводами соседних фаз должны быть сокращены до минимально необходимых для обеспечения надежной работы линии при перенапряжениях. Для предотвращения перекрытия изоляционных расстояний при боковом ветре, в пролетах должны быть установлены междуфазные изоляционные распорки.

Электрическое поле, создаваемое линиями сверхвысокого напряжения, оказывает неблагоприятное влияние на живые организмы. На изолированном от земли проводящем объемном теле наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости тела на землю и на провода высоковольтных линий. Чем меньше емкость на землю (чем тоньше, например, подошва обуви), тем больше наведенный потенциал, который может составлять насколько киловольт и даже достигать 10 кВ. При приближении тела к заземленному пролету происходит искровой разряд, сопровождающийся звуковым эффектом (потрескивание) с протеканием импульса тока через тело. В этих условиях максимум импульса тока через человека может достигать 100-200 млА. Такие импульсы тока безопасны для здоровья человека, но могут привести к вторичным травмам вследствие испуга и непроизвольного движения.

При длительном пребывании человека в полях более высокой напряженности (Е>10-15 кВ/м) могут возникнуть неблагоприятные физиологические изменения, связанные с воздействием на нервную и сердечно сосудистую системы, мышечную ткань и внутренние органы.

На основе изложенных факторов разработаны нормы, ограничивающие напряженность поля под линиями и длительность пребывания обслуживающего персонала в полях различной напряженности.

Также электрические поля оказывают негативное влияние на растения. Повреждение и омертвление тканей наблюдалось на концах растений, которые были наиболее высоко расположены.

Источником загрязнения атмосферы продуктами горения или почвы и водоемов нефтепродуктами является маслонаполненное оборудование. Взрывы и загорания трансформаторов, масляных выключателей и реакторов, сброс масла через неправильно спроектированные или неисправные дренажные системы в водоемы, овраги, растекание масла на поверхности почвы, по кабельным каналам за территорию подстанции, если кислого масла или разбрасывание деталей маслонаполненного оборудования вокруг территории подстанции приводят к отрицательным воздействиям на атмосферу, гидросферу.

В последнее время внимание уделяется шуму. Значительное шумовое воздействие на окружающую среду производят распределительные устройства (РУ). Основным источником шума в РУ являются силовые трансформаторы (постоянный шум) и воздушные выключатели (в процессе отключения раздается сильный хлопок). Уровень шума создаваемый трансформаторами увеличивается при увеличении массы магнитопровода. В связи с этим, при увеличении мощности трансформаторов создаваемый ими шум увеличивается.

В качестве изолятора в трансформаторах применяется трансформаторное масло, которое оказывает вредное воздействие на окружающую среду. Это минеральное масло, которое содержит полихлорбифенил. Полихлорбифенил относится к ядовитым синтетическим органическим соединениям - это хлорированный углеводород. При неправильной эксплуатации, а также в аварийных режимах при его контакте с высокими температурами, выделяется хлорорганическое соединение с низкой температурой кипения. Происходит выделение хлора, который оказывает вредное воздействие на все живые организмы. Полихлорбифенил может усваиваться организмом и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими системами. Организм может оказаться неспособным разлагать их или включить в метаболизм иным путем, т.е. они небиодеградирующие. В результате они нарушают ого функционирование. При вдыхании человеком происходит сильное отравление, парализующее дыхание.

При растекании трансформаторного масла и попадании его на почвенный слой происходит его загрязнение. Поэтому площадку под трансформаторами засыпают щебнем, который связывает, впитывает и защищает почву от попадания масла.

Электрическое оборудование и ЛЭП оказывают многостороннее неблагоприятное воздействие на окружающую среду. В связи с этим, задачей специалистов является разработка мероприятий, обеспечивающих оптимальное сосуществование электроэнергетики, природы и человека.

Таким образом, различные объекты предприятий электрических сетей могут оказывать комплексное отрицательное воздействие на окружающую среду, если не будут приняты продуманные организационно-технические мероприятия по предупреждению таких воздействий или их своевременной локализации.


2. Влияние электромагнитных излучений (ЭМИ) на окружающую среду и человека


Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и биологические объекты, большую опасность представляют электромагнитные поля неионизирующей природы, особенно относящиеся к радиочастотному излучению. Здесь неприемлем замкнутый цикл производства без выброса загрязняющего фактора в окружающую среду, поскольку используется уникальная способность радиоволн распространяться на далекие расстояния. Неизбежность воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую живую природу стало данью современному техническому прогрессу и все более широкому применению телевидения и радиовещания, радиосвязи и радиолокации, использования СВЧ-излучающих приборов и технологий и т.п. И хотя возможно определенное снижение широты диапазона излучения, уменьшающее нежелательное облучение населения, и регламентация во время работ излучающих устройств, дальнейший технический прогресс все же повышает вероятность воздействия ЭМИ на человека. Поэтому здесь недостаточны упомянутые меры уменьшения загрязнения окружающей среды.

На возможность неблагоприятного влияния на организм человека электромагнитных полей (ЭМП) было обращено внимание еще в конце 40-х годов. В результате обследования людей, работающих в условиях воздействия ЭМП значительной интенсивности, было показано, что наиболее чувствительными к данному воздействию является нервная и сердечно-сосудистая система. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения. Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн наиболее часто характеризуются астеническими и вегетативными реакциями.

В условиях длительного профессионального облучения с периодическим повышением предельно допустимых уровней (ПДУ) у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника.

При длительном облучении выявлены также функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д.

В последние годы появляются сообщения о возможности индукции ЭМИ злокачественных заболеваний. Наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных тканей и на лейкоз в частности. Это становится общей закономерностью канцерогенного эффекта при воздействии на организм человека и животных физических факторов различной природы и в ряде других случаев.

Видеодисплеи персональных компьютеров (ВДПК) используют в процессе повседневной деятельности миллионы служащих во всем мире. Компьютеризация в нашей стране принимает широкий размах, и многие сотни тысяч людей проводят большую часть рабочего дня перед экраном дисплея.

Крупнейшими источниками электромагнитных излучений являются радио- и телевизионные средства связи и обработки информации, радиолокационные и навигационные средства, лазерные системы, воздушные линии электропередач.

Серьезного внимания заслуживают вопросы гигиенической оценки уровней ЭМИ, которым подвергаются лица, работающие в зоне действия излучений, но не связанные с обслуживанием радиотехнических устройств. По данным американского Агентства по охране окружающей среды, около 1% человеческой популяции подвергаются воздействию ЭМИ интенсивностью более 1мкВт/см2. При этом наибольшие значения интенсивности были зафиксированы в высотных зданиях, особенно на уровнях, соответствующих уровням размещения антенных систем.

Самые опасные поля - это поля СВЧ-диапазона. Сантиметровые и миллиметровые волны действуют на кожу. А дециметровые, проникая на глубину 10-15 см, уже напрямую воздействуют на внутренние органы.

К сожалению, вредное воздействие ЭМИ связано не только с источниками широкомасштабного излучения. Известно, что магнитное поле возникает вокруг любого предмета, работающего на электрическом поле. А это практически любой прибор, сопровождающий нас в быту (даже электрические часы).

Как утверждают сотрудники НПО "Взлет", "замеры напряженности магнитных, полей от бытовых электроприборов показали, что их. кратковременное воздействие может оказаться даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линией электропередач. Если отечественные нормы допустимых значений напряженности магнитного поля для населения от воздействия ЛЭП составляют 1000 мГс, то бытовые электроприборы существенно превосходят эту величину", таблице 1.


Таблица 1

Уровень напряженности магнитного поля на различных расстояниях от прибора до человека, мГс

Прибор

3 см

30см

100см

Фен

60-20000

1-70

0,1-3

Электробритва

150-15000

1-90

0,4-3

Телевизор

25-560

0,4-20

0,1-2


Исследователи США и Швеции установили факт возникновения опухолей у детей при воздействии на них магнитных полей частоты 60 Гц и напряженностью 2-3 мГс в течение нескольких дней или даже часов. Такие поля излучаются телевизором, персональной ЭВМ. Немалые неприятности происходят и с автомобильным транспортом. Большое значение проблема совместимости приобрела с быстрым развитием автотранспорта. Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32 процентах территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему. А также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.

Дисплеи персональных компьютеров, выполненные на электроннолучевых трубках (ЭЛТ), являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК), видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ излучений. Сотрудники Центра электромагнитной безопасности провели независимое исследование ряда компьютеров, наиболее распространенных на нашем рынке, и установили, что "уровень электромагнитных полей в зоне размещения пользователя превышает биологически опасный уровень ".

Последствия регулярной работы с компьютером без применения защитных средств:

• заболевания органов зрения (60% пользователей);

• болезни сердечно-сосудистой системы (60%);

• заболевания желудочно-кишечного тракта (40%);

• кожные заболевания (10%);

• различные опухоли.

Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для детей и беременных женщин. Установлено, что у беременных женщин, работающих на компьютерах с дисплеями на электронно-лучевых трубках, с 90-процентной вероятностью в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и в 2,5 раза чаще появляются на свет дети с врожденными пороками.

Некоторые допустимые уровни ЭМП приведены в таблице 2.


Таблица 2

Предельно допустимые уровни ЭМП при круглосуточном непрерывном излучении

Метрическое подразделение диапазона

Частоты

Длины волн

Предельно допустимый уровень

Километровые волны,

низкие частоты


30-330 кГц

10-1 км

25В/М

Гектометровые волны,

средние частоты

0,3-3 МГц

1-0,1 км

15В/м

Декаметровые волны,

высокие частоты

3-30 МГц

100-10 м

10В/м

Метровые волны,

очень высокие частоты

30-300 МГц

10-1 м

3В/м

Дециметровые волны,

300-3000

1-0,1 м

1 0 мквт/см2

ультравысокие волны

МГц


Сантиметровые волны,

3-30 ГГц

10-1 см

1 0 мквт/см2

сверхвысокие частоты


Персональные компьютеры (ПК) заняли прочное место в деятельности многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем.

Рекомендуется, например, чтобы экран дисплея находился от глаз пользователя на расстоянии не ближе, чем 50-70 см.

Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ зависят от категории трудовой деятельности.

Все работы с ПЭВМ делятся на три категории:

1. Эпизодическое считывание и ввод информации не более 2 ч за 8-

часовую рабочую смену.

2. Считывание информации или творческая работа не более 4 ч за 8-

часовую смену.

3. Считывание информации или творческая работа более 4 ч за 8-часовую

смену.

Продолжительность непрерывной работы с ПЭВМ не должна превышать 2 ч.

Если в помещении эксплуатируется более одного компьютера, то следует учесть, что на пользователя одного компьютера могут воздействовать излучения от других ПЭВМ, в первую очередь со стороны боковых, а также и задней стенки монитора. Учитывая, что от излучения со стороны экрана монитора можно защитить применением специальных фильтров, необходимо, чтобы пользователь размещался от боковых и задних стенок других дисплеев на расстоянии не менее 1м.

На мониторы рекомендуется устанавливать защитные фильтры класса полной защиты (Total shield), которые обеспечивают практически полную защиту от вредных воздействий монитора в электромагнитном спектре и позволяют уменьшить блик от электронно-лучевой трубки, а также повысить читаемость символов.

В нашей стране существует Центр электромагнитной безопасности, где разрабатываются всевозможные средства защиты от электромагнитных излучений: специальная защитная одежда, ткани и прочие защитные материалы, которые могут обезопасить любой прибор.


МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Ведение


Лабораторная работа - это организационная форма профессионального обучения, занимающая промежуточное место между теоретическим и практическим обучением и являющаяся важным средством связи теории и практики. В процессе профессионального обучения наиболее характерными видами лабораторно-практических работ является: практическое изучение устройства и работы оборудования, изучение способов использования устройства и работы оборудования.


Основные характеристики урока:

1. Большая самостоятельная деятельность учащихся, которая осуществляется с помощью инструкционной карты или методической разработки электрического эксперимента.

2. Результатом деятельности учащихся является проверка закономерностей, изученных на уроках формирования теоретических знаний, или установление соотношений между системой параметров изучаемых устройств.

3. Выполнение одной лабораторной работы бригадой учащихся из 2-3 человек;

4. Управление деятельностью учащихся осуществляется преподавателем с помощью инструктирования.

Каждый инструктаж преподавателя сочетается с контролем учащихся. В связи с этим выделяют контроль за подготовкой учащихся к работе, текущий контроль и контроль выполнения лабораторной работы.

Лабораторные работы могут проводиться фронтально. Фронтальный способ организации характеризуется тем, что все учащиеся группы выполняют одну и ту же лабораторную работу. В то же время для реализации этого способа необходимо в лаборатории иметь достаточное количество оборудования.


Организация и подготовка лабораторных работ.


Планирование лабораторных работ осуществляется с помощью методических рекомендаций:


1. Тема лабораторной работы.

2. Цель лабораторной работы.

3. Краткие теоретические положения.

4. Перечень оборудования и аппаратуры.

5. Схема рисунок или чертеж проведения исследования.

6. Порядок выполнения, краткое описание приемов деятельности уч-ся, формы представления результатов измерений (таблицы, диаграммы, графики).

7. Выводы по работе.

8. Контрольные вопросы.


Такая структура методических рекомендаций организует деятельность учащихся, не раскрывая логической последовательности выполнения операций и приемов проведения исследования. Учащиеся приступают к выполнению работы, не осознавая того, что должны получить в результате. Чтобы изменить это, необходимо в руководстве раскрыть программу проведения и всю последовательность выполняемых операций по определению параметров устройств.


При правильной организации лабораторной работы учащиеся выступают в роли исследователей. Содержание лабораторной работы включает систему умственных и практических действий по овладению методами исследования. Процесс формирования умений направляется руководством к л/работе. На этих занятиях используются различные приборы, инструменты, установки, технические средства, материалы и т.д. С целью проявления самостоятельности учащихся рекомендуется поручать им самостоятельную разработку планов проведения опытов, предлагать отобрать необходимые приборы, определить последовательность выполнения работы и т.д. При проведении лабораторной работы, обязательно должен проводиться инструктаж. Инструктаж - формирование исполнительских действий, которые являются предметом инструктирования.

Функциями инструктажа являются: разъяснение цели и задач предстоящей учебно-производственной деятельности; актуализация теоретических понятий, которые служат основой формирования профессиональных умений; анализ конструкции применяемых устройств; изучение структуры действий, необходимых для выполнения задания. Объяснение последовательности выполнения приемов и операций. Объяснение условий техники безопасности и правил организации рабочего места. Управление практической деятельностью учащихся.


Виды инструктажа:


1. По месту в процессе обучения: вводный; текущий; заключительный.

2. По количеству учащихся, охватываемых инструктажем: индивидуальный (для 1 учащегося); групповой (в небольших группах, действия одинаковые для всех или индивидуальные); фронтальный (для большой группы учащихся, которые выполняют одинаковые действия).

3. По форме предъявления: письменный, устный.

4. По объему: полный (на начальном этапе обучения; формируется полная система действий); с информационными пробелами (перед учащимся ставится задача самостоятельно найти техническую информацию для выполнения работ); избыточный (информация для выработки у учащихся умений самостоятельно оценивать ситуацию и отбирать информацию).

Письменный инструктаж - выражение в письменной форме перечня выполняемых операций, последовательности и способов выполнения каждой операции. Содержит различные чертежи, рисунки, которые информируют исполнителя об условиях выполнения задания.

В методике применяются различные формы письменных инструкций; рабочие карты, содержащие информации, необходимой для выполнения комплексной работы: перечень материалов, инструментов, операций с точным указанием их последовательности. Операционная карта содержит указания, касающиеся проведения одной операции. Инструкционно - технологические карты содержат задания, сведения о материалах техническом оснащении, необходимом для выполнения задания, перечень и последовательность операций, способов выполнения каждой операции, элементы контроля, средства наглядности: чертежи, схемы, таблицы.


Лабораторная работа № 1


Тема: "Ознакомление с функциональными возможностями пульта оператора АИН "Omron 3G3EV"".

Цель работы: изучить устройство и назначение пульта оператора АИН "Omron 3G3EV", ознакомиться с наименованиями и функциями клавиш пульта оператора, установить заданные параметры инвертора в различных режимах.

Материально - техническое, методическое обеспечение:

1. Пульт оператора АИН "Omron 3G3EV"

2. Асинхронный двигатель 1,5 кВт.

3. Задание к лабораторной работе.


Краткие теоретические сведения


Автономный инвертор имеет множество настроек и параметров, которые делают его чрезвычайно гибким в применении. Изменение параметров заключается в изменении цифровых значений соответствующих ячеек. Каждый параметр инвертора имеет кодовое обозначение (табл. 1).

Таблица 1

Список настроечных параметров инвертора


№ пара-метра

Индикатор

Описание

Диапазон

Завод-ская

уставка

n01


Выбор доступа к параметрам/инициализация параметров

0,1,8,9

1

n02

MODE

Выбор метода управления

0-5


n04

F/R

Выбор направления вращения

For/Rev

For

n06


Выбор функции программируемого входа

0-4

1

n09


Выбор функции программируемого входа

0,1,2

1

n11

FREF

Заданная частота 1, Гц

0,0-400

6,0

n12

FREF

Заданная частота 2, Гц

0,0-400

0,0

n20

ACC

Время разгона, с

0,0-999

10

n21

DEC

Время торможения, с

0,0-999

10

n24

FMAX

Максимальная частота, Гц

50,0-400

60,0

n25

VMAX

Максимальное напряжение, В

1-255

200

n26

FBAS

Частота при максимальном напряжении, Гц

1,6-400

60,0

n31

THR

Ток, при котором срабатывает электронная термозащита, А

0,1-8,4

6,2

n33


Предупреждение опрокидывания ротора во время торможения

0,1


n36


Режим работы после мгновенного пропадания питания

0,1,2


n37


Несущая частота

1,2,3,4

4

n39


Коэффициент передачи по частоте

0,1-2,00

1,00

n40


Смещение по частоте, Гц

-99-99


n68


История ошибок


Параметр n01 является ключевым. Он определяет степень доступа к настройкам инвертора. Ниже следует более подробное описание его значений (табл. 2).

Таблица 2

Описание значений параметра "n01"


Значение "n01"

Описание


Доступ только к ключевому параметру "n01"

1

Для установки доступны все параметры до "n68"

8

Для всех параметров устанавливаются заводские установки

9

Инвертор включается в 3-х проводную внешнюю схему управления


Для проведения данной лабораторной работы параметр "n01" должен быть установлен в значение "1". Данные параметры и их значения вводятся при помощи пульта оператора, передняя панель которого показана на рис. 1.


Рис. 1 - Пульт управления АИН "Omron 3G3EV"

Ввод наиболее часто используемых параметров в инвертор, которые выведены непосредственно в виде пульта управления, состоит из следующих операций:


1. Выбор нужного параметра осуществляется клавишей "MODE" (не путать с параметром "mode", который высвечивается в виде индикатора!).

При этом на дисплее зажигается индикатор, соответствующий выбранному параметру.

2. Изменение выбранного параметра до нужной величины производится клавишами "INCREMENT" и "DECREMENT".

3. Ввод измененного значения достигается путем нажатия клавиши "Enter"


Если изменение происходит в режиме рабочего хода, то при многократном нажатии клавиши "MODE" будут активизироваться только зеленые индикаторы.

Активизированный (подсвеченный) индикатор показывает, какой параметр выбран для контроля и изменения. Параметры, связанные с красными индикаторами, выбираются и изменяются только в режиме останова инвертора.


Режим непосредственного доступа к параметру по его номеру (только в режиме останова):


1) Клавишей "MODE" происходит последовательный перебор до высвечивания индикатора "PRGM".

Первичное показание на дисплее высвечивает номер выбранного параметра "n01" для просмотра и редактирования.

2) Клавишами "INCREMENT" и "DECREMENT" производят выбор параметра настройки инвертора (в режиме PRGM), затем нажимают "ENTER". Мы вошли в ячейку памяти. На дисплее высвечивается текущее значение ячейки параметра.

3) При необходимости посредством нажатия клавиш "INCREMENT" и "DECREMENT" изменяют цифровое значение параметра.

4) Для сохранения введенного значения нажимают "ENTER".

Мигание значения прекращается. Оно введено в память.

5) Через 0,5 с. после ввода в память параметра вновь становится возможным выбор другого параметра, его изменение и ввод (это осуществляется как в пунктах 2 - 4).

6) Выход из режима непосредственного изменения параметров производится путем нажатия клавиши "MODE".


Для запуска инвертора необходимо нажать клавишу "RUN", для его останова - клавишу "STOP".


Т.к. в режиме рабочего хода красные индикаторы не могут быть активизированы с пульта, то фирма - производитель "Omron" запрограммировала АИН таким образом, что шесть индикаторов красного цвета посредством последовательной поочередной активизации создают эффект "огонька, бегущего по кольцу". Если это "движение" происходит по часовой стрелке, то АД движется в прямом направлении, если против часовой стрелки - АД работает в реверсе.


! Для осуществления полноценного управления с пульта необходимо установить параметр "mode" (n02) в значение "0". (Заводская установка)


! Если при подаче питания на инвертор загорелся индикатор "ALARM" - работу прекратить и сообщить об этом преподавателю!


Ход выполнения работы


1. Получить задание у преподавателя.

2. Прочитать инструкцию по технике безопасности на рабочем месте.

3. Произвести включение питания автомата.

4. Параметры, указанные в задании, записать в память инвертора и в таблицу в отчете, как показано в (табл. 3).


Таблица 3

Перечень параметров для самостоятельного изменения


№ пара-метра

Индика-тор

Описание

Диапа-зон

Предыдущее

значение параметра

Заданное значение для установки

n04

F/R

Выбор направления вращения

For/Rev

For

Rev

n11

FREF

Заданная частота, Гц

0,0-400

6,0

30

n20

ACC

Время разгона, с

0,0-999

10

15

n21

DEC

Время торможения, с

0,0-999

10

15

n24

FMAX

Максимальная частота, Гц

50,0-400

60,0

30


5 Перевести дисплей в режим контроля выходной частоты.

6 Произвести запуск инвертора, наблюдая динамику разгона по цифровому индикатору.

7 После выхода на рабочий режим проконтролировать ток, потребляемый двигателем. Значение потребляемого тока занести в отчет.

8 В ходе работы инвертора изменить значение времени торможения до 5 с.

9 Переключиться в режим мониторинга тока.

10 Наблюдая за током произвести реверс инвертора.

11 Остановить установку.


Содержание отчета


1. Тема лабораторной работы.

2. Цель лабораторной работы.

3. Заполненная таблица 4.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Вывод.


Таблица 4

Последовательность нажатия клавиш с описанием действия


№ п./п.

Нажатая клавиша

Описание действия

1


2


...


При заполнении таблицы (табл. 4) в нее занести все нажатия кнопок, производимые на пульте инвертора в ходе данной работы. Ответы на контрольные вопросы должны быть полными. В выводе должны быть описаны приобретенные знания, сформированные умения и навыки.


Контрольные вопросы


1.Какие параметры инвертора могут быть изменены в ходе его работы ?

2. Какой параметр (индикатор) отвечает за направление вращения двигателя?

3. Какие индикаторы служат для наблюдения за работой электродвигателя?

4. Изменением какого параметра можно ограничить разгон электродвигателя до определенной частоты?

5. Как можно посмотреть заданное время торможения или разгона в режиме "СТОП"?

6. В каком порядке происходит изменение и ввод любого из параметров настройки инвертора?


Лабораторная работа № 2


Тема: "Исследование внешнего управления инвертором "Omron 3G3EV""

Цель работы: Изучить порядок перехода от управления инвертором со встроенного пульта к внешнему управлению. Проанализировать схему управления, разобраться в схемной реализации этого перехода. Реализовать на практике дистанционное задание выходной частоты инвертора по аналоговому входу.

Материально - техническое, методическое обеспечение:

1. Пульт оператора АИН "Omron 3G3EV"

2. Асинхронный двигатель 1,5 кВт.

3. Задание к лабораторной работе.


Краткие теоретические сведения

Частотные преобразователи "Omron" могут управляться не только со встроенной панели оператора, но и при помощи внешних управляющих воздействий, представленных дискретными и аналоговыми сигналами, которые подаются на соответствующие входы. Такой способ управления позволяет осуществлять дистанционный запуск, останов установки, производить установку направления вращения приводного двигателя и его частоты не только оператором, но также и при помощи средств промышленной автоматики. Это широко используется на современном производстве, где зачастую требуется осуществлять централизованное управление множеством электрических приводов.

На рис. 2 показана принципиальная электрическая схема для дистанционного управления инвертором.


Рис. 2 - Электрическая принципиальная схема подключения инвертора для реализации внешнего управления:

1 - дискретный сигнал "Назад"; 2 - дискретный сигнал "Вперед"; 3 - общий дискретный вход; 4 - аналоговый сигнал на задание скорости; 5 - общий аналоговый вход.


Для перехода к режиму внешнего управления необходимо, прежде всего, сообщить инвертору, что сигналы управления (старт/стоп, направление вращения, задание на скорость) следует принимать с внешних входов. Функция выбора режима приемки внешних управляющих сигналов возложена на параметр (индикатор) "mode". Ниже представлена таблица возможных его значений.


Таблица 5

Режимы внешнего управления, задаваемые параметром "mode"


Значение параметра "n02"

Команда "Пуск" подается ...

Задание частоты подается...

Установка DIP - ключей


С пульта оператора

С пульта оператора (n11)

OFF

1

С клемм управления

С пульта оператора (n11)

OFF

2

С пульта оператора

С клемм управления (0-10 V)

OFF

3

С клемм управления

С клемм управления (0-10 V)

OFF

4

С пульта оператора

С клемм управления (4-20 mA)

ON

5

С клемм управления

С клемм управления (4-20 mA)

ON


DIP-ключи находятся под передней крышкой инвертора, в положении "OFF".


В данной лабораторной работе используется режим "3", т.е. режим внешнего управления, задаваемый параметром "mode".


Управляющие входы инвертора подразделяются на дискретные и аналоговые. Задание направления вращения и команды "СТОП" и "ПУСК" подаются только с дискретных входов. Задание частоты вращения может происходить как в цифровой форме, так и в аналоговой. В данной схемной реализации применен аналоговый способ задания частоты (потенциальный) как более наглядный и простой. Он реализуется посредством потенциометра, с которого снимается сигнал 0-10 В и подаётся на вход "FR" ("FC" - общий).

Для реализации внешнего управления инвертором необходимо перевести ключ "SA - I" в верхнее положение. На схеме это соответствует замыканию "SA - I "C " " контактов. Из схемы на рисунке Б.1 видно, что такое переключение обеспечивает подачу питающего напряжения на катушки управляющих реле "KV1 - I" и "KV2 - I", контакты которых коммутируют дискретные входы инвертора "SF" и "SR" с общим входом "SC". Коммутация "SF - SC" обеспечивает прямой ход приводного двигателя, "SR - SC" - обратный ход, т.е. реверс. Так как одновременная подача сигналов на два дискретных входа приводит к ошибке и останову инвертора, то при работе одного из реле, отвечающих за выбор направления вращения, его контакты разрывают цепь питания реле, отвечающего за пуск инвертора в другую сторону.

Для реализации режима внешнего управления не достаточно соответствующим образом запрограммировать инвертор, необходимо установить ключ "SA - I" в крайнее нижнее положение. "SA - I" замыкает цепь питания реле "K - I" и коммутирует одну из цепей аналогового входа инвертора. Реле "K - I" срабатывает, обеспечивая отключение ручного задатчика частоты (потенциометра) и подключая дискретные и аналоговые входы. Заметим, что ключ "SA - I" используется для коммутации одного из аналоговых входов из-за того, что у реле "K- I" всего четыре нормально-разомкнутых контакта. А для реализации режима внешнего подключения необходимо раздельно коммутировать пять входов.

Для запуска инвертора и его останова служит кнопочная станция. Задание направления вращения происходит путем подачи управляющего напряжения на вход соответствующего реле. Один из его нормально-разомкнутых контактов обеспечивает самоподхват.

Для отработки управления инвертором с помощью контроллеров используется подключение "Ремиконт Р-122" согласно схеме (рис. 3).


ВБ - блок вентиляторов; 1 - дискретный выход "Назад"; 2 - дискретный выход "Вперед"; 3 - дискретный общий; 4 - аналоговый выход для задания скорости; 5 - общая шина ПК "Ремиконт".


Рис. 3 - Электрическая принципиальная схема.


Ход выполнения работы


1. Получить задание у преподавателя

2. Прочитать инструкцию по технике безопасности на рабочем месте

3. Произвести включение питания автомата.

4. Установить ключ "SA - I" в верхнее положение.

5. Исходя из знаний, полученных на лабораторных работах "1" и "2" запустить и подготовить к работе систему.

6. Запустить АИН с внешних входов (Кнопочная станция, аналоговый задатчик частоты (потенциометр)).

7. Когда двигатель, питающийся от инвертора, наберет скорость, нажать кнопку "Стоп", и сразу же за этим - кнопку "Назад". Обратить внимание на то, каким образом произойдёт реверс. Во время реверса проконтролировать выходной ток. Зафиксировать тот момент, когда он примет наибольшее значение.

8. Остановить инвертор.

9. Перевести в режим приемки сигналов от регулирующего контроллера "Ремиконт - Р122" путём перевода ключа "SA - I" в нижнее положение.

10. При помощи заранее введенной программы в контроллер осуществить запуск и регулирование оборотов АД

11. Осуществить реверс АД по таймеру.

12. Произвести остановку АД по поступлении дискретного сигнала на вход регулирующего контроллера.


Отчет должен содержать:

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель лабораторной работы.

3. Заполненная таблица (Табл. 6).

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Вывод.


Таблица 6

Последовательность нажатия клавиш с описанием действия


№ п./п.

Нажатая клавиша

Описание действия

1


2


...


При заполнении таблицы (Табл. 2) в нее занести все нажатия кнопок, производимые на пульте инвертора в ходе данной работы. Ответы на контрольные вопросы должны быть полными. В выводе должны быть описаны приобретенные знания, сформированные умения и навыки.


Контрольные вопросы


1. Какую функцию выполняет ключ "SA - I"?

2. Каким образом осуществляется переход от управления с пульта оператора к внешнему управлению?

3. Какими двумя способами может осуществляться задание частоты?

4. Какими двумя способами может осуществляться аналоговое задание частоты?

5. В чём преимущества аналогового задания частоты от цифрового?

6. К чему приведёт одновременная подача команд "Вперед" и "Назад"?

7. Какова точность аналогового задания?


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


При выполнении дипломного проекта была произведены: разработка алгоритма работы системы управления, произведен отбор оборудования по техническим требованиям, а также выбор производителя оборудования. Так же была определена экологичность системы, безопасность жизнедеятельности и экономическое обоснование внедрения системы в производство. Были разработаны две лабораторные работы по темам: "Ознакомление с функциональными возможностями пульта оператора инвертора OMRON 3G3EV" и "Исследование внешнего управления инвертором Omron 3G3EV".

В настоящее время проект системы управления дорабатывается отделом КИП, принят к рассмотрению руководством и при появлении финансовых возможностей будет осуществлена его установка и пуск в эксплуатацию.

Данную дипломную работу так же можно использовать и на других предприятиях алкогольной промышленности, где существуют конвейеры подобного типа.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Технический паспорт предприятия ОАО "Екатеринбургский виншампанкомбинат" за 2003г. 153с.

2. Техническая документация: СанПиН 2.2.2.542-96; СанПиН 2.2.4.578-96; СанПиН 2.2.4.562-96; СанПиН 2.1.8.562-96; СНиП 23-05-95; ГОСТ 12.1.004-96; ГОСТ 50.571-93. ГОСТ 12.1.003-8

3. Техническое описание автономного инвертора напряжения "Omron 3G3EV". - OMRON Corporation, 2002.

4. Техническое описание оборудования компании "Omron". - OMRON Corporation, 2003.

5. Охрана окружающей среды: Учеб пособие для студентов вузов / Под ред. Белова С. В. -М.: Высш. Школа, 1983.- 264 с., ил.

6. Энергетика и окружающая среда / Ф. В. Скалкин, А.А. Канаев. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981.- 97с., ил.

7. Пивовар В.Н. Компьютер и закон // Охрана труда и социальное страхование - 1998 - №8<</p>



Ваше мнение



CAPTCHA