Разработка системы слива жидкого гелия

Благодаря комбинации витой пары, экрана из фольги и медной оплетки, кабель особенно хорошо подходит для применения в промышленности в условиях электромагнитных помех. Конструкция кабеля также обеспечивает стабильность электрических и механических характеристик после монтажа кабеля.

Благодаря составу материала своей оболочки, кабель ЛВС обладает следующими характеристиками:

* Огнестойкость

* Не поддерживает горение при воздействии огня

* Условная стойкость к минеральным маслам и смазкам

* Материал оболочки содержит галогены

Кабель ЛВС предназначен для стационарного монтажа в зданиях (прокладка внутри помещений).

Рис. 12. Структура стандартного FC кабеля

3.1.7 PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft

PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft (рис. 13.) обеспечивающие непосредственное подключение персонального компьютера к полевой шине.



Технические данные:

Тип	PCI (5V )
Интерфейс	Ethernet PROFIBUS	10/100BaseT (Optional) RS485 (DB9)
Скорость передачи	Ethernet PROFIBUS	max. 100 MBit/s RS485 max. 12 MBit/s
Поддерживаемая версия протокола PROFIBUS	DPV0/DPV1	Master class 1 (DPV0) and 2 (DPV1), DP Slave
Элементы платы	Host CPU ROFIBUS Chip Static Ram Flash Memory PCI Interface	NET+ARM 40 (33 MHz) ASPC 2 (48 MHz) 2 Mbyte 1 Mbyte PLX
DP службы	Class 1 Master-Slave, DP-Slave
DP/DPV1 службы	Class 2 Master-Slave MSAC2_initiate, MSAC2_read, MSAC2_write, MSAC2_data_transport, MSAC2_abort
Поддерживаемые операционные системы	Windows 2000/XP, Linux, Linux RT, LabVIEW PROFIBUS VISA Driver for LabVIEW RT, LabVIEW PROFIBUS VISA Driver for Windows 2000/XP
Программное обеспечение	LabVIEW PROFIBUS VISA Driver, Redundant OPC Server, FDT 1.2 Communication DTM

Рис. 13. PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft



3.1.8 Источник бесперебойного питания АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V

Характеристики:

Выход:
Максимальная выходная мощность	6400 Ватт / 8000 ВА
Максимальное задаваемое значение мощности	6400 Ватт / 8000 ВА
Номинальное выходное напряжение 230V
Эффективность под полной нагрузкой	93%
Выходная частота (синхронизированная с электросетью)	50/60 Гц +/- 3 Гц с регулировкой пользователем +/- 0,1
Тип формы напряжения	Синусоидальный сигнал
Входной:
Входная частота	50/60 Гц +/- 5 Гц (автоматическое определение)
Диапазон входного напряжения при работе от сети	160 - 280В
Батареи и продолжительность автономной работы
Тип батареи	Необслуживаемая герметичная свинцово-кислотная батарея с загущенным электролитом : защита от утечек
Предварительно установленные батареи	4

3.1.9 Вывод

Так как управление системой осуществляется с помощью программы LabVIEW, для которой необходимо совместимое оборудование, то для управления электропневматическими позиционерами при помощи персонального компьютера приобретена PCI карта PROFIBUS DP фирмы Comsoft, которая обеспечивает подключение ПК к полевой шине.

Шинная конфигурация PROFIBUS DP базируется на методе Master-Slave. Если логическое маркерное кольцо состоит только из одного активного и нескольких пассивных участников, то это соответствует "чистой" системе Master- Slave (рис.14.).

Метод Master-Slave делает возможным мастеру (активному участнику), который имеет право прямой передачи, опрашивать назначенных ему Slaves (пассивных участников). Мастер при этом имеет возможность принимать сообщения от Slave, и соответственно, передавать. Master`ом является персональный компьютер, на котором установлена PCI плата PROFIBUS DP ComSoft, а Slave`ами - два электропневматических позиционера Sipart PS2.

Рис.14. Метод доступа Master - Slave.

Для PROFIBUS DP выбран кабель типа А длинной 4 м, цвет - черный (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). Для PROFIBUS PA выбран шинный провод типа А (основной) длинной 10 м, цвет - синий (стандартный FC кабель 6XV1 830-0EH10). В системе используется линейная структура. На шинную систему подключено 2 участника (два контроллера Sipart PS2).

Шинные сегменты PA подключены к сегменту PROFIBUS-DP с помощью модуля связи DP/PA-coupler FDC 157-0. Выбран данный модуль связи из условия, что суммарный ток всех полевых устройств не должен превышать максимальный выходной ток модуля связи DP/PA. Суммарный выходной ток двух электропневматических позиционеров Isum = 300 mA, максимальный выходной ток модуля связи Imax = 1000mA.

Подача питания на полевые устройства через PROFIBUS-PA: при использовании модуля связи DP/PA питание на полевые устройства подаётся через кабель сети PROFIBUS-PA, используемый для передачи данных.

Модуль связи DP/PA coupler устанавливается в шкафу, крепится на специальную монтажную S7 рейку. Используется привод простого действия.



3.2 Система управления электропневматическими позиционерами

Оператор осущетсвляет управление электропневматическими позиционерами на персональном компьютере с помощью мнемосхемы, созданной в программе LabView.

Для связи персонального компьютера с полевой шиной установлена PCI плата PROFIBUS DP. Далее для перехода от протокола DP к протоколу РА установлен модуль связи DP/PA coupler, который имеет встроенный блок питания на 24В. На выходе модуля связи создается напряжение в 31В, которое по кабелю PA питает два электропневматических позиционера Sipart PS2, также по этому же кабелю поступают управляющие сигналы, заданные оператором. Для реализации линейной структуры управления используются два разветвителя SpliTConnect, терминатор устанавливается на конце линии PA для согласования волнового сопротивления.

Также к электропневматическим позиционерам подключена магистраль сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха, равное 6 бар, через пневматическую систему понижается до 2,5 бар и поступает на позиционер. Управляющий ток, поступающий по шине PROFIBUS PA, подается на I/P преобразователь, с помощью которого осуществляется управление подачей необходимого давление на привод криоветиля. С криоветиля на контроллер поступает сигналы обратной связи по положению.

В системе предусмотрена резервное питание в виде источника бесперебойного питания (ИБП ) Smart-UPS RT 8000VA RM 230V. От силового шкафа на источник бесперебойного питание поступает переменный электрический ток 220В, частотой 50Гц.К ИБП подключены компьютер и модуль связи. По средством двойного преобразования тока в ИБП (переменного в постоянного, а потом постоянного в переменное), осуществляется практически незаметный переход на резервное питание. Обоснование и причина установки ИБП приведены в исследовательском разделе.

Принципиальная схема системы управления электропневматическими позиционерами

PCI плата ComSoft PROFIBUS DP соединение с модулем связи через 9-и штырьковый штекер (DB9). Используемые контакты:

· 1 - Экран

· 3 - Прием/передача данных, плюс, провод В

· 5 - Данные

· 8 - Прием/передача данных, плюс, провод А

Кабель PA подсоединяется к модулю связи через трех контактное соединение:

· 1 - кабель данных, плюс

· 2 - экран

· 3 - кабель данных, минус

Далее кабель РА от модуля связи разветвляется при помощи двух разветвителей на два контроллера Sipart PS2. К контроллеру кабель PA также подсоединяется через трех контактное соединение:

· 6 - кабель данных, плюс

· 7 - экран

· 8 - кабель данных, минус

Общее питание осуществляется от силового шкафа, через автоматический выключатель.

3.3 Конфигурация контроллера PROFIBUS

1) Установитькомпонент NI-VISA 4.2 - эта программа содержит в себе функции для работы с комуникационными портами, без нее LabVIEW не увидит СOM порт для PROFIBUS.

2) Установить драйвер PCI платы DF PROFI II Slave and Master.

3) После установки программы и драйвера, открываем программу NI MAX (Measurement & Automation Explorer) и проверяем, подключена ли PCI плату PROFIBUS DP (рис.15.1)

Рис.15.1. MAX устройства и интерфейсы

MAX - это приложение Windows, инсталлируемое вместе с драйверами National Instruments, которое используют для конфигурирования аппаратных средств и программного обеспечения, для системной диагностики, добавления новых каналов и интерфейсов, а также для просмотра списка подключенных приборов и устройств.

4) Присваиваем псевдоним для платы и сохраняем настройки (рис.15.2)

Рис.15.2 Присваивание псевдонима



Конфигурирование PROFIBUS DP осуществляется при помощи программы "Comsoft" PROFIBUS-DP configuration tool "Configurator II"

Конфигурация PROFIBUS-DP Master

Зпускаем программу конфигуратор "Comsoft" PROFIBUS-DP configuration tool "Configurator II". В меню программы создаем новую конфигурацию шины и перетаскиваем DF_PROFI 2 Master в окно конфигурации. (рис.15.3)

Рис.15.3. Конфигурирование Master

Далее через "Online Menu" выбираем "driver selection" и нажимаем на "VISA-Config", чтобы обновить окно выбора. Выбираем нашу Master плату и нажимаем "OK" (рис. 15.4)

Рис.15.4. Выбор Master платы



Двойным щелчком по иконке Master задаем адрес для Master, скорость передачи данных и профиль (рис. 15.5)

Рис.15.5 Свойства Master

Конфигурация PROFIBUS-DP Slave

Перетаскиваем DF_PROFI II DP Slave в окно конфигурации (рис. 15.6)

Рис.15.6 Конфигурирование Slave



Далее два раза щелкаем по иконке Slave и задаем адрес (рис. 15.7)

Рис.15.7Свойства Slave

Далее в перетаскиваем Slave в окно "Slave parameter configuration table" в слот 0. Нажимаем кнопку "загрузить". Сохраняем проект.(рис.15.8)

Рис.15.8Свойства Slave



Далее в программе MAX проверяем установленные компоненты. На этом конфигурация PROFIBBUS завершена.

1. Описание алгоритма работы электропневматических позиционеров

Алгоритм -- точный набор инструкций, описывающий порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время.

Алгоритм работы электропневматических позиционеров представлен на рисунке 8 в виде блок-схемы.

Для управлением положением вентилей в среде графического программирования LabVIEW разработана мнемосхема, на которой предусмотрено отображение положений вентилей в процентном соотношении, кнопок управления, для задания положений в процентном соотношении, а так же предусмотрено оповещение о неполадках системы, что позволяет оператору наблюдать за состоянием системы в режиме реального времени.

Алгоритм управления представлен на рисунке 16 приложение 4. Работа системы начинается с инициализации. Вентиль ДВ1 должен быть нормально закрытым, а вентиль ДВ2 - нормально открытым. Если вентили находятся в ином положении, программе необходимо установить их в нормальное положение. После выполнения этого условия приступаем к управлению положением вентилей.

Оператор при помощи кнопок управления на мнемосхеме вводит значение положения вентиля ДВ1 или ДВ2 в процентном соотношении. Если команда не поступает, то программа находится в режиме ожидания ввода команды. После ввода команды, программа посылает управляющий код на электропневматический позиционер, происходит формирование воздействия на выбранный вентиль. При этом на мнемосхеме происходит отображение в реальном времени процесса достижения штока вентиля в процентном соотношении. По достижению заданного положения программа переходит в режим смены команды управляющего воздействия, а также сохраняет значения положений вентилей. Далее оператор на мнемосхеме вводит новую команду. При прекращении работы системы вентили ДВ1 и ДВ2 необходимо вернуть в исходное положение, а также сохранить информацию о последнем введенном положении.

3.5 Тестовая программа. Графический язык программирования

В качестве тестовой программы представлена часть мнемосхемы и программного кода для управления положением криовентилей.

Как говорилось выше, программа написана на графическом языке программирования LabVIEW.

Графический язык программирования -- язык, предназначенный для написания программы для компьютера или вычислительного устройства, в котором вместо текстового описания алгоритма работы используется графическое.

LabVIEW или Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (Среда разработки лабораторных виртуальных приборов) представляет собой графическую среду программирование, которая широко используется в промышленности, образовании и научно-исследовательских лабораториях в качестве стандартного инструмента для сбора данных и управления приборами.

Графический язык программирования "G", используемый в LabVIEW, основан на архитектуре потоков данных. Последовательность выполнения операторов в таких языках определяется не порядком их следования (как в императивных языках программирования), а наличием данных на входах этих операторов. Операторы, не связанные по данным, выполняются параллельно в произвольном порядке.

Программа на LabVIEW называется и является виртуальным прибором (ВП) и состоит из двух частей:

§ блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;

§ лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.

Виртуальные приборы могут использоваться в качестве составных частей для построения других виртуальных приборов.

Лицевая панель виртуального прибора содержит средства ввода-вывода: кнопки, переключатели, светодиоды, шкалы, информационные табло и т. п. Они используются человеком для управления виртуальным прибором, а также другими виртуальными приборами для обмена данными.

Блочная диаграмма содержит функциональные узлы, являющиеся источниками, приемниками и средствами обработки данных. Также компонентами блочной диаграммы являются терминалы ("задние контакты" объектов лицевой панели) и управляющие структуры (являющиеся аналогами таких элементов текстовых языков программирования, как условный оператор "IF", операторы цикла "FOR" и "WHILE" и т. п.). Функциональные узлы и терминалы объединены в единую схему линиями связей.

LabVIEW поддерживает огромный спектр оборудования различных производителей и имеет в своём составе (либо позволяет добавлять к базовому пакету) многочисленные библиотеки компонентов:

§ для подключения внешнего оборудования по наиболее распространённым интерфейсам и протоколам (RS-485, TCP/IP и пр.);

§ для удалённого управления ходом эксперимента;

§ для управления роботами и системами машинного зрения;

§ для генерации и цифровой обработки сигналов;

§ для применения разнообразных математических методов обработки данных;

§ для визуализации данных и результатов их обработки (включая 3D-модели);

§ для моделирования сложных систем;

§ для хранения информации в базах данных и генерации отчетов;

3.6 Описание программного кода тестовой программы

Для управления криовентилями WEKA EPSY^plus использовался фрагмент LabVIEW-кода из примера с установочного диска фирмы COMSOFT. (рис.17.1 и рис. 17.2 приложени 2) Данный код был модифицирован таким образом, чтобы сделать возможным управление двумя криовентилями (добавлено два адреса), преобразование данных в удобный для оператора вид и сохранение уставок, при их изменении. Модифицированный программный код представлен в виде блок-диаграммы (рис.18.1) и мнемосхемы (фронтальной панели) (рис.18.2).

Рассмотрим блок-диаграмму, отвечающую за передачу введенного оператором управляющего воздействия (величину положения штока криовентился в процентах) контроллеру. Управление выполнением виртуального прибора (ВП) осуществляют важные узлы данных - структуры. Основная часть блок-диаграммы помещена в структуру варианта.

Структура варианта (Case Structure) является методом выполнения текста, содержащего условие, то есть аналогом оператора импликации (if-then-else). В нашей блок-диаграмме данная структура имеет два условия: "no error" и "error". Соответственно при первом условии, программа функционирует по заданному алгоритму, при втором условии, программа находиться в режиме вывода предупреждении об ошибке. Внутри структуры варианта расположена структура, называемая циклом по условию. Цикл по условию (While Loop) выполняет код внтури его границ до тех пор, пока логическое значение, подключенное к терминалу условия выхода из цикла не перейдет в состояние ложь. В нашем случае условием выхода из цикла, а, следовательно, остановки работы программы, является нажатие кнопки "Стоп". Для ввода управляющего воздействия служит элемент под названием "Numeric control". Числовые данные с этого элемента с помощью элемента "приведение типа" преобразуются в строковые данные, путем изменения дескриптора. Далее, уже строковые данные, объединяются с помощью элемента "Concatenate Strings" и поступают на структуру варианта. Данная структура варианта имеет два условия: ПРАВДА или ЛОЖЬ. Выбор условия зависит от значения, введенного оператором и значения сдвигового регистра.

Сдвиговые регистры - особый тип переменной, используемой для передачи величин из одной итерации цикла в следующую. Являются частью цикла по условию. Сдвиговый регистр состоит из пары терминалов, расположенных друг напротив друга на вертикальных сторонах границы цикла. В правом терминале хранятся данные, полученные при завершении итерации цикла. Эти данные "сдвигаются" в конце итерации и появляются в левом терминале в начале следующей итерации. Сдвиговый регистр может содержать любой тип данных: числовой, строковый, логический и тд.

При условии ПРАВДА в структуре варианта выполняется преобразование строки в битовый массив и передача этого значения на контроллер. В противном случае, передача значений не осуществляется.

Рассмотрим блок-диаграмму, отвечающую за отображение положения штока криовентиля. Данные по боратной связи поступаю на плату PROFIBUS DP. Через локальные переменные данные поступают на элемент "приведение типа", при помощи которого из строковых данных преобразуются в числовые, путем изменения дескриптора. Далее числовые данные поступают на элемент "Numeric indicator", при помощи которого оператор на мнемосхеме видит реальное положение штока вентиля в процентах. Узлы свойств на блок-диаграмме необходимы для управления свойствами элементов на фронтальной панели. В нашем случае - это видимость таких элементов, как светодиоды, необходимых для индикации передачи сигналов. В программе предусмотрено сохранение введенных значений положения шток вентиля. Эта часть бок диаграммы состоит из:

§ Из двух локальных переменных, которые отвечают за ввод числовых данных о положении. Переменные связаны с элементами "Numeric control", в которые оператор вводит значения о положении.

§ "Build Array" (Построить массив) - с помощью этого элемента введенные объединяются в массив данных.

§ Далее данные поступают к элементам, которые находятся в структуре варианта. Данная структура имеет два значения: ПРАВДА и ЛОЖЬ. Условием выполнения значения ПРАДА является неравенство поступивших данных с уже сохраненными данными.

Элементы в структуре варианта:

1) "Array To Spreadsheet String" - преобразует полученный данные из массива в таблицу из строк.

2) Далее данные поступают на элемент под названием "Write to Text File", записывающий данные в "sliff.ini"

3) Путь к вызываемому для записи файлу ролучаем с использованием функции "Current VI's Path"(Путь к текущему VI), "Strip Path" (Разобрать путь) и "Build Path" (Построить путь). На выходе "Current VI's Path" - адрес нахождения файла на диске, включая его имя, то есть не что иное, как абсолютный путь. Функция "Strip Path" отсекает его последний элемент, то есть убирает из пути название файла. А функция "Build Path" строит новый путь к файлу, который отличается от исходного лишь именем файла. Преимущество данного подхода к определению пути заключается в адаптивности программы к перенесению файла в другую папку. Таким образом, мы не используем абсолютный путь к файлу, а необходимым и достаточным условием работоспособности всей "свзяки" является нахождение файла в одной папке.



4. Безопасность жизнедеятельности

При работе с системой накопления сжиженного гелия источником опасности является сосуд со сжиженным газом и напряжение в электрической цепи.

При производстве, хранении, транспортировании и использовании криогенных продуктов образуются опасные и вредные производственные факторы, воздействию которых подвержен персонал, обслуживающий криогенное оборудование или находящийся рядом с ним. Действие криогенных продуктов на организм человека определяется их физико-химическими свойствами.

При непосредственном контакте человеческого тела с криогенной жидкостью, ее парами, охлажденной или газовой средой, частями оборудования, трубопроводов, инструмента и конструкций под действием криогенной температуры происходит образования кристаллов льда в живых тканях, что может вызвать их разрыв. Контакт с криогенными продуктами может вызвать ожог участка тела, глаз (вплоть до потери зрения) и легкие обморожения в результате глубокого охлаждения участков тела.

Азот и гелий при атмосферном давлении своим присутствием снижают парциальное давление кислорода воздуха. Гелий при применении под давлением действуют как наркотики.

При работе с криогенными жидкостями возникают вредные и опасные производственные факторы, характерные для криогенных продуктов:

* низкая температура криогенных продуктов;

* самопроизвольное повышение давления криогенных продуктов при их хранении и транспортировке;

* уменьшение концентрации кислорода в зоне дыхания при разрушении криогенного оборудования или проливе криогенной жидкости;

* гидравлические удары, обусловленные появлением паровых полостей в трубопроводах и последующим заполнением их жидкостью.

Специфическими вредными и опасными производственными факторами являются:

* наличие в воздухе токсичных паров и газов криогенных продуктов превышающих ПДК

* контакт органических веществ и материалов с криогенными жидкостями - окислителями и контакт криогенных жидкостей, горючих газов с кислородом или воздухом, что приводит к возгораниям, пожарам или взрывам.

Для обеспечения безопасности работы с криогенными жидкостями необходимы следующие меры:

* очистка криогенных жидкостей в процессе их производства от ацетилена, углеводородов, компрессорных масел с целью предотвращения взрывов;

* периодическая промывка аппаратуры органическими растворителями или водными моющими растворами;

* тщательная очистка исходного газа от кислорода при сжижении водорода (азота) для исключения взрыва аппаратуры с помощью вымораживания или адсорбции.

При хранении и транспортировке криогенных жидкостей необходимо обеспечить высококачественную теплоизоляцию (порошково-вакуумную или экранно-вакуумную).

Сосуды для хранения и транспортирования криогенных жидкостей должны быть оборудованы предохранительными клапанами, разрывными мембранами, а работающие под избыточным давлением - манометрами.

Должны соблюдаться нормы заполнения сосудов криогенными жидкостями (табл. 1), установленные правилами. Наружная поверхность емкостей для криогенных жидкостей должна быть окрашена алюминиевой краской, иметь надписи и отличительные полосы (табл. 2).



Табл. 4. Нормы заполнения сосудов криогенными жидкостями.

Газ	Масса жидкости на 1л емкости сосуда, кг, не более	Вместимость сосуда, на 1 кг газа, л, не менее
Гелий	0,11	9
Азот	0,77	1,3

Табл. 5. Маркировка сосудов для криогенных жидкостей.

Газ	Окраска баллонов	Текст надписи	Цвет надписи	Цвет полосы
Азот	Черная	Азот	Желтый	Коричневый
Гелий	Коричневая	Гелий	Белый	Черный

Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снабженных высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для транспортирования и хранения относительно небольшого количества криогенных жидкостей (от нескольких литров до нескольких десятков литров) используют сосуды Дьюара.

При работе с сосудами Дьюара следует учитывать, что взрывы сосудов Дьюара происходят вследствие плотно закрытой горловины сосуда; закупорки горловины льдом; нарушения вакуумной изоляции сосуда и резкого повышения температуры внутри сосуда; расширения поглощенных адсорбентом газов при обогреве сосудов.

Запрещается:

* перевозить сосуды Дьюара в пассажирском лифте;

* допускать присутствие посторонних лиц на площадке, где находятся сосуды Дьюара во время их заполнения жидкими газами;

* в местах нахождения сосудов Дьюара курить, пользоваться открытым огнем, хранить горючие материалы и вещества. Запрещается также ремонтировать не отогретые сосуды и содержащие криогенные продукты.

Работу с криогенными жидкостями следует выполнять в чистой одежде и средствах индивидуальной защиты.

От радиаторов отопления и других нагревательных приборов сосуды с криогенными жидкостями должны находиться не ближе 1м; от печей и других источников открытого огня - не менее 5м.

В помещении должны соблюдаться требования санитарной гигиены по ГОСТ 12.1.005-88. Помещение должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей десятикратный воздухообмен в 1 ч и чистоту воздуха рабочей зоны помещения. Искусственное освещение должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении

Должны использовать следующие средства защиты при работе со сжиженными газами:

· при высоких концентрациях сжиженных газов необходимо использовать шланговые изолирующие противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. При небольших концентрациях используют фильтрующие противогазы марки А (коробка коричневого цвета), марки БКФ (коробка защитного цвета).

· руки работающих со сжиженным газом должны быть защищены асбестовыми или кожаными рукавицами; на ноги следует надевать высокие ботинки с отворотами, глаза и лицо должны быть защищены очками с щитками или прозрачными экранами.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 необходимо соблюдать требования электробезопасности.

1) Защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

1.1) Защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом.

1.2) Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника.

2) Защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

3) Защитное заземление электроустановок следует выполнять:

при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных по ГОСТ 12.1.013-78.

4) В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы заземляющие контуры.

При использовании железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений в качестве естественных заземлителей и обеспечении допустимых напряжений прикосновения не требуется сооружение искусственных заземлителей, прокладка выравнивающих полос снаружи зданий и выполнение магистральных проводников заземления внутри здания.

Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу, а в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования.

5) Допустимые напряжения прикосновения и сопротивления заземляющих устройств должны быть обеспечены в любое время года.

6) Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок.

7) В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать специально предназначенные для этой цели проводники, а также металлические строительные, производственные и электромонтажные конструкции. В качестве нулевых защитных проводников в первую очередь должны использоваться нулевые рабочие проводники. Для переносных однофазных приемников электрической энергии, светильников при вводе в них открытых незащищенных проводов, приемников электрической энергии постоянного тока указанной нормы в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать только предназначенные для этой цели проводники.

8) Материал, конструкция и размеры заземлителей, заземляющих и нулевых защитных проводников должны обеспечивать устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям на весь период эксплуатации.

9) Для выравнивания потенциалов металлические строительные и производственные конструкции должны быть присоединены к сети заземления или зануления. При этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными.

Знаки безопасности (ГОСТ 12.4.026-2001)

В помещении, где расположена система накопления сжиженного гелия, следует установить следующие знаки безопасности:

1) - курение запрещено - установить на дверях и стенах помещения.

2) - запрещается пользоваться открытым огнем - установить на входных дверях, стенах, а также на сосудах со сжиженным гелием.

3) - запрещается загромождать проходы и (или) складировать - на пути эвакуации, у выходов, в местах размещения средств противопожарной защиты, аптечек первой медицинской помощи.

4) - опасность поражения электрическим током - установить на шкафах с электрическим оборудованием.

5) - осторожно. Малозаметное препятствие - в местах, где имеются малозаметные препятствия, о которые можно споткнуться.

6) - работать в защитных очках - установить на месте работы с сосудами дьюара.

7) - работать в защитной обуви - установить на месте работы с сосудами дьюара.

8) - работать в защитных перчатках - установить на месте работы с сосудами дьюара.

9) - курить здесь - обозначить место для курения.

10) - огнетушитель - в местах размещения огнетушителя

11) - телефон для использования при пожаре (в том числе телефон прямой связи с пожарной охраной) - в местах размещения телефона, по которому можно вызвать пожарную охрану.

12) - выход здесь (левосторонний) - над дверями (или на дверях) эвакуационных выходов, открывающихся с левой стороны. На стенах помещений вместе с направляющей стрелкой для указания направления движения к эвакуационному выходу.

13) - направляющая стрелка.

14) - указатель выхода - установить над дверями выхода.

15) - указатель запасного выхода - установить над дверями запасного выхода.

16) - аптечка первой медицинской помощи - установить на стене возле аптечки первой медицинской помощи.



5. Организационно-экономический раздел

5.1 Калькулирование себестоимости продукции

Себестоимость составляется по статьям затрат: сырье и материалы.

Материал заготовки: сталь 12Х18Н10Т

Вес заготовки: m_заг=0.434кг

Цена за один кг: 100 р.

Цена заготовки равна: 0.434*100=43,4р.

Цена инструмента равна 10% от стоимости заготовки:

43,4*10%=4,34р.

Итого: 43,4+4.34=47,8р.

Возвратные отходы:

Цена стружки за 1кг=20 р.

Возвратные отходы составляют: 0.434-0,241=0,193кг.

Цена отходов: 0.193*20=3.86р.

Расходы на транспортирование заготовок: 14540 руб. на 10 км

В целях экономии на транспортные расходы заготовки закупаются на весь годовой объем производства.

Количество изготовляемых деталей в год 700 шт.

14540/700=20,8 руб.

Итого: 43.4-3.86+20.8=60,34р.

Основная заработная плата производственных рабочих: 1 н.ч =100 руб.

Расценка за деталь равняется произведению трудоемкости

Тшт.= 5.12 мин = 0,085 ч и стоимости 1-го н.ч:



0,085*100= 8,5 руб.

Процент премии от зарплаты составляет 40%, премия равна:

8,5*40%=3,4 р.

Итого зарплата составляет:

8,5+3,4=11,9р.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих:

Дополнительная заработная плата составляет 12% от основной зарплаты:

11,9*12%= 1,428р.

Общая заработная плата составляет:

11,9+1,428=13,328р.

Отчисления на социальное страхование:

Отчисления на социальное страхование составляют 34,2% от зарплаты основной и дополнительной:

13,328*34,2%=4,5р.

Амортизация:

Отчисление на амортизацию составляет 30% от основной зарплаты:



11,9*30%=3,57р.

Цеховые расходы:

Цеховые расходы составляют 140% от основной зарплаты:

11,9*140%=16,66р.

Топливо и энергия на технологические цели:

Расходы на топливо и энергию на технологические цели составляет 10% от основной зарплаты:

11,9*10%=1,19р.

Общезаводские расходы:

Общезаводские расходы составляют 8% от основной зарплаты:

11,9*8%=0,952р.

Себестоимость одной детали типа "Переходник" составляет:

43,4+13,328+4,5+3,75+16,66+1,19+0,952=83,78р.

Плановая прибыль составляет 25% от себестоимости:

83,78*25%=20,945р.

Цена продажи:

83,78+28,845=104,725р.



Прибыль равняется разности цены продажи и цены изделия.

Цена изделия на продажу: 104,725р. + НДС.

Находим НДС 18%:

104,725р. *18%=18,8505р.

ИТОГО цена продажи:

104,725р. +18,8505р. =123,5755р.

5.2 План производства изделий

План производства изделий содержит в своей основе годовой объем производства, что позволяет оценить состав и количество производственного оборудования, необходимого для этой цели. Учитывая начально-стартовый этап производства, было принято, что на первый год необходимо изготовить 1200 деталей типа "Переходник". Такое количество принято с определенным запасом, что позволит в случае необходимости оперативно удовлетворить запросы спонтанно возникающих предприятий потребителей. В дальнейшем годовой объем производства составит 700 шт.

Оценка состава технологического оборудования

В состав технологического оборудования для производства деталей типа "Переходник" в общем случае должны входить:

· Токарный станок с ЧПУ Hardinge GS 250L;

· Устройство для нанесения товарных знаков.

Общая стоимость оборудования для изготовления деталей типа "Гайка накидная" составляет 650 000 руб.



Технико-экономические показатели здания производственного корпуса

№п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Показатели здания
1	Количество этажей	шт.	1
2	Общая площадь здания	кв.м	400
3	Стоимость 1 кв.м общей площади здания	руб.	25000

Краткое описание основных конструктивных элементов здания:

* фундаменты - ленточный, бетонный;

* каркас - металлический;

* стены - панели типа "Сендвич";

* полы - бетонные;

* окна - пластикове панели с остеклением;

* двери - металлические, двухслойные, утепленные;

* кровля - металлическая;

* технические системы - водопровод, канализация, телефонизация, охранно-пожарная сигнализация - централизованные от городских сетей.

Организационный план

Организационная структура предприятия

Организационная структура предприятия должна строится, исходя из минимальных затрат на обеспечение функционирования предприятия как на начально-стартовом этапе, так и на последующих этапах развития производства.

Структура предприятия предусматривает наличие двух основных подразделений с разделением между ними определенных обязанностей. Состав предприятия и разделение производственных отношений в определенной степени зависит от реализации потенциальных, деловых качеств и опыта руководителя предприятия. Опыт возникновения преуспевающих предприятий зарубежного малого бизнеса и последующей трансформации их в крупные фирмы показывает необходимость совмещения в деятельности руководителя предприятия значительного числа управленческих и рабочих функций. Квалифицированная и динамичная деятельность руководителя ускоряет принятие обоснованных организационных и технических решений.

Планируемая организационная структура представлена на рис. 19.

Рис.19. Организационная структура предприятия

Данная структура предприятия предусматривает наличие двух подразделений - группы управления и производственной группы.

Группа управления

Состав группы:

* директор предприятия;

* заместитель директора;

* главный бухгалтер;

* экономист.

Функции группы:

Обеспечение внешнего и внутреннего взаимодействия предприятия (внутренние - между группами и всеми сотрудниками; внешние - между другими организациями, вовлеченными в производственную деятельность):

* планирование производства;

* подготовку перспективных и текущих решений.

Разделение обязанностей:

* директор - решение всех общих технических, финансовых и организационных вопросов, осуществляет личное взаимодействие с предприятиями потребителями;

* Заместитель директора - оказывает помощь директору, подготавливает планирование и отвечает в целом за производство;

* Главный бухгалтер обеспечивает ведение в установленном государственным органами порядке отчетности по финансовой деятельности; нормирование производственных процессов; прогнозирование развития финансовой деятельности; обеспечивает ведение технической документации, прохождение договоров, ведение всех видов переписки.

* Экономист - занимается анализом и планированием текущей деятельности предприятия, планирует запасы и управляет ими; проводит маркетинговые исследования.

Производственная группа

Состав группы:

* инженер-технолог;

* инженер-конструктор;

* рабочие - универсалы основного производства;

* рабочие по обслуживанию оборудования;

* рабочие по обслуживанию здания.

Разделение обязанностей:

* инженер-технолог - подготовка технологического процесса и оборудования, при необходимости - участие непосредственно в процессе производства с целью повышения производительности и снижения затрат;

* инженер-конструктор - разработка модификаций переходников, разработка оснастки;

* рабочие-универсалы основного производства - заняты непосредственно в технологических операциях по изготовлению переходников;

* рабочие по обслуживанию оборудования - подготовка оборудования и инструмента, совершенствование оборудования и повышение производительности.

Целесообразно с целью конкретизации производственной деятельности подготовить для каждого сотрудника краткую должностную инструкцию, где должны быть установлены производственные обязанности и права. Такие инструкции должны быть согласованы с каждым сотрудником перед началом его деятельности. Инструкции целесообразно оформить в установленном порядке и уточнять их по мере необходимости.

В соответствии с должностью каждому работнику будет установлен месячный оклад. Фонд надбавок и доплат составит 10 процентов от фонда оплаты труда (ФОТ). Фонд оплаты труда отпускных рассчитывается путем деления суммы заработка сотрудника за год на количество календарных дней (за вычетом праздничных) и умножением на количество календарных дней отпуска.

Средняя заработная плата составит 18 500 руб.

Штатное расписание сотрудников предприятия

№ п/п	Должность	Количество Штатных единиц	Тарифная ставка (оклад),	Годовой ФОТ, руб.
			На 1 шт.ед	Всего
1	Директор	1	30000	30000	360000
2	Заместитель директора	1	25000	25000	300000
3	Главный бухгалтер	1	20000	20000	240000
4	Экономист	1	19000	19000	228000
5	Инженер-конструктор	1	18000	18000	216000
6	Инженер-технолог	1	18000	18000	216000
7	Рабочий-универсал основного производства	2	16000	32000	384000
8	Рабочий по обслуживанию оборудования	2	16000	32000	384000
9	Рабочий по обслуживания здания	2	14000	28000	336000
10	Уборщик помещений	1	10000	10000	120000
	Итого	13	186000	232000	2784000
	Фонд надбавок и доплат 10%	13	18600	23200	278400
	Всего	13	204600	255200	3062400

Финансовый план

Расчет себестоимости "Переходника"

Для одно-номенклатурного производства можно принять наиболее простой метод прямого счета.

Расчет условно-постоянных затрат

1. Заработная плата сотрудников и обслуживающего персонала

№ п/п	Должность	Количество штатных единиц	Тарифная ставка (оклад)	Годовой ФОТ, руб.
			На 1 шт.ед	Всего
1	Директор	1	30000	30000	360000
2	Заместитель директора	1	25000	25000	300000
3	Главный бухгалтер	1	20000	20000	240000
4	Экономист	1	19000	19000	228000
5	Инженер-конструктор	1	18000	18000	432000
6	Инженер-технолог	1	18000	18000	432000
7	Рабочий по обслуживанию оборудования	2	16000	32000	768000
8	Рабочий по обслуживания Здания	2	14000	28000	336000
9	Уборщик помещений	1	10000	10000	120000
	Итого	10	170000	200000	2400000
	Фонд надбавок и доплат 10%	10	17000	20000	240000
	Всего	10	187000	220000	2640000

2. Социальные начисления составляют 34,2% от заработной платы:

2640000*34,2%=902 880 руб.



3. Амортизация здания и оборудования:

Стоимость здания 600 000 руб.

Стоимость оборудования - 650 000 руб.

Итого капитальные затраты составят 1 250 000 руб.

Амортизационные отчисления: 1 250 000 * 0,3 = 375 000 руб.

4. Коммунальные услуги

Расчет стоимости коммунальных услуг

№ п/п	Вид услуг	Единицы измерения	Тариф руб.	Объем потребляемых ресурсов в год, руб.	Сумма за год
1	Теплоснабжение	Гкал	1161	50	58050
2	Электроснабжение (освещение)	кВт.ч	3.96	3000	11880
3	Водоснабжение	м3	12	150	1800
4	Канализование	м3	13.48	200	2696
	Итого:			3400	74 426

5. Реклама

Выпуск буклетов - 12 000;

Создание и поддержание Веб-сайта:

Создание - 15 000 руб. Поддержание - 9 000 руб/год.

Итого затраты на рекламу - 36000 руб.

6. Услуги связи

№ п/п	Вид услуг	Абонентская плата
		Мес., руб.	Год, руб.
1	Абонентские номера	1500	18000
2	Размещение сайта	5000	60000
3	Канал интернет	2000	24000
4	Междугородний телефон	7000	84000
	Итого:	15500	186000

7. Канцелярские товары - 16 000 руб.

8. Прочие расходы - 210 000 руб.



Условно-постоянные затраты всего в год

№ п/п	Вид затрат	Сумма в год, руб.
1	Заработная плата	2 640 000
2	Социальные отчисления	902 880
3	Амортизация здания и оборудования	375 000
4	Коммунальные услуги	74 426
5	Реклама	36 000
6	Услуги связи	186000
7	Канцелярские товары	15 000
8	Прочие расходы	210 000
	Итого условно-постоянных затрат:	4 439 306

Исходя из того, что планируемый объем производства должен составить 1200 гайки доля условно-постоянных затрат в себестоимости 1 детали составит:

2 063 306 /1200=1720руб.

Расчет условно-переменных затрат

1. Затраты на материалы и комплектующие

Расходы материалов на одну гайку

Цена стали 12Х18Н10Т - 100 руб/кг. На закупку металла для одной детали понадобится 43,4 руб.

2. Заработная плата основных производственных рабочих-универсалов:

Трудоемкость изготовления одной гайки - 0,16 н/ч.

Заработная плата за 1 час работы - 100 руб.

Итого: 0,16 н/ч * 100 руб. = 16 руб.

Фонд надбавок и доплат 0,1 * 16 = 1,6 руб.

Итого 17,6 руб.

3. Единый социальный налог



34,2 % * 17,6 = 6 руб.

Инструмент (быстроизнашивающийся) - 50 руб. на один переходник.

4. Расчет стоимости коммунальных услуг входящих в условно-переменные затраты

№ п/п	Вид услуг	Единицы измерения	Тариф руб.	Расход на изготовление одной гайки	Сумма, руб.
1	Электроэнергия	кВт.ч	3,96	17	67,32
2	Водоснабжение	м3	12	0,5	6
3	Канализование	м3	13,48	0,5	6,74
	Итого	-	-	-	80

Условно-переменные затраты всего

№ п\п	Вид затрат	Сумма, руб.
1	Материалы и комплектующие	43,4
2	Заработная плата рабочих-универсалов	17,6
3	Единый социальный налог	6
4	Инструмент	50
5	Коммунальные услуги	80
	Итого	197

Расчет себестоимости

№ п\п	Вид затрат	На одну гайку, руб.	На годовую программу 1200 шт., руб.
	Условно-постоянные
1	Заработная плата	880	1 056 000
2	Социальные отчисления	301	361 200
3	Амортизация здания и оборудования	120	144 000
4	Коммунальные услуги	25	30 000
5	Реклама	13	15 600
6	Услуги связи	64	76 800
7	Канцелярские товары	4	4 800
8	Прочие расходы	66.6	79 920
	Итого условно-постоянных затрат	1475	1 768 320
	Условно-переменные
1	Материалы и комплектующие	43,4	52 080
2	Заработная плата рабочих-универсалов	17,6	21 120
3	Единый социальный налог	6	7 200
4	Инструмент	50	60 000
5	Коммунальные услуги	80	96 000
	Итого условно-переменных затрат	189,6	236 400
	Всего	1 664	2 004 720

Расчет прибыли

1. Расчет стоимости одной гайки накидной:

Объем производства 1200 шт. в год

Себестоимость одного переходника - 1 475 руб.

Прибыль от реализации одного переходника (20%) - 295 руб.

Цена переходника без НДС - 1 770 руб.

НДС (18%) - 318,6 руб.

Итого стоимость одного переходника (с НДС) - 2088,6 руб.

2. План доходов и прибыли

Расчет прибыли произведен по текущим ценам без учета инфляции.

Показатели	1 Год
План производства шт. в год	1200
Себестоимость продукции, руб.	1 768 320
Прибыль до уплаты налога, руб.	885 000
НДС (18%), руб.	1 537 500
Доходы от продаж, руб.	6 265 800
Налог на прибыль (24%), руб.	341 712
Чистая прибыль, руб.	1 082 088

3. Критический объем продаж (точка безубыточности)

Критический объем производства определяется по формуле:

Nкр = Зпост / Ц - Зпер



где,

Nкр - критический объем производства,

Зпост - постоянные расходы на весь объем производства, руб.,

Зпер - переменные расходы на весь объем производства, руб.,

Ц - цена единицы продукции без учета НДС, руб.

Тогда критический объем производства Nкр будет равен:

Nкр = 1 768 320/ 1 770 - 189,6= 809 шт.

4. Срок окупаемости

Срок окупаемости рассчитывается по формуле:

Ток = (К - (ЧП1 год + А) / ЧПпосл. год + А) + 1

где,

Ток - период окупаемости,

К - капитальные затраты,

ЧП1 год - чистая прибыль первого года,

А - амортизация,

ЧПпосл. год - чистая прибыль последнего года.

Тогда срок окупаемости составит:

Ток = (1 250 000- (1 082 088+ 375 000) / 1 082 088 + 375 000) + 1 = 1,2 г.



6. Исследовательский раздел

Система слива сжиженного гелия (ССГ) является дополнением к криогенной вакуумной установки (КГУ). Из этого следует, что ССГ оказывает дополнительную нагрузку на установки КВУ, в особенности на криогенную гелиевую установку. В связи с этим необходимо было определить, какое влияние оказывает включение в КВУ такого дополнения.

В криогенной гелиевой установке (КГУ) для сжижения гелия используются турбодетандеры, при помощи которых сжижают гелий. Частота вращения ротора составляет 10.000 - 250.000 об/мин. При резких перепадах давления гелия, турбины на гидродинамических подшипниках теряют свою устойчивость, вследствие чего соприкасаются со стенкой камеры, в которой они находятся. Впоследствии такие турбины необходимо заменять, что приводит к высоким затратам.

В ССГ расположены два криовентиля, которые управляют потоком гелия (происходит наполнение сосуда, либо испарение гелия). Электропневматические позиционеры, осуществляющие управление криовентилями, запрограммированы так, что в аварийной ситуации (при отключении электропитания) они возвращают криовентили в исходное положение. Из-за этого возможны скачки давления гелия в трубопроводе, что, как сказано выше, может привести к порче турбодетандеров.

Во избежание порчи турбин, и для обеспечения надежности системы необходимо обеспечить ССГ аварийным электропитанием.

Расчет мощности и выбор Источника Бесперебойного Питания ИБП

Определим перечень защищаемого оборудования:

1) Персональный компьютер с установленной на него PCI картой PROFIBUS DP, для управления пневмоэлектрическими позиционерами;

2) Два пневмоэлектрических позиционера Sipart PS2

Определим суммарное номинальное потребление оборудования:

1) Потребление персонального компьютера:

блок питания потребляет 60Вт = 75 ВА

материнская плата - 20Вт = 25ВА

процессор - 40Вт = 50 ВА

видеокарта - 20Вт = 25ВА

жесткий диск - 5Вт = 6,5 ВА

PCI карта PROFIBUS DP - 5Вт = 6,5 ВА

монитор - 140Вт = 175 ВА

Итого - 290Вт или 363 ВА;

2) Потребление двух пневмоэлектрических позиционеров Sipart PS2

;

Суммарное номинальное потребление оборудования - 364 ВА.

Необходимое время автономной работы системы 2 часа, следовательно выбираем ИБП мощностью 8000ВА: АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V

Диаграмма времени автономной работы АРС Smart-UPS RT 8000VA RM 230V представлена на рисунке 20.

Рис.20. диаграмма времени автономной работы

Размещено на Allbest.ru