Помещение операторской представляет собой комнату, в которой находится место оператора. Оно оборудовано ПЭМВ, на котором установлено программное обеспечение CoDeSys HMI. Данное программное обеспечение представляет собой SCADA систему и позволяет следить за состояние всем системы водоснабжения из одного места. Так же данное ПО позволяет осуществлять воздействия на систему управления. Связь между ПЭВМ и ПЛК осуществляется посредством Ethernet-интерфейса.



8. Проектная оценка надежности системы

Система сигнализации является одно из самых важных частей системы. Основным назначением системы сигнализации является своевременно оповещение о внештатных ситуациях. В свою очередь, своевременное принятие мер по устранению этих внештатных ситуаций позволяет избежать какого-либо ущерба. Именно поэтому надежность системы сигнализации имеет больше значение.

Произведем расчет надежности системы сигнализации, в состав которой входит следующее оборудование:

- Контроллер ОВЕН ПЛК150;

- Реле коммутационное;

- Лампа сигнальная;

- Сирена звуковая;

- Диоды выпрямительные.

Для расчета надежности будем использовать граф состояния. Граф состояния описывают системой обыкновенных дифференциальных уравнений, пользуясь простым мнемоническим правилом. В левой части каждого уравнения стоит производная по времени от вероятности нахождения системы в J- том состоянии в момент t. Число членов в правой части равно числу стрелок, соединяющих рассматриваемое состояние с другим состояниями. Каждый член равен интенсивности перехода умноженное на вероятность из какого состояния выходит. Знак «+» - если стрелка входит в рассматриваемого состояния.



Рисунок 8.1 - Граф состояний системы

Величина лi вычисляется по формуле

лi=,

где mi - время наработки на отказ i-го прибора, ч.

Таблица 8.1 - Расшифровка состояний системы

Обозначения состояния	Описание состояния
0	Система полностью работоспособна
1	Вышел из строя диод
2	Вышло из строя реле
3	Вышла из строя лампа
4	Вышел из строя контроллер
5	Вышел из строя гудок

Значения интенсивностей отказов и интенсивностей восстановления элементов системы из таблицы приведем в таблице 7.2.



Таблица 8.2 - Показатели надежности элементов системы

Элемент	Интенсивность отказов л, ч -1	Интенсивность восстановления м, ч -1
Диод	0,012Ч10-5	0,012Ч10-4
Реле	0,05Ч10-5	0,06Ч10-4
Лампа	0,0001Ч10-5	0,002Ч10-4
Контроллер	0,0003Ч10-5	0,0004Ч10-5
Гудок	0,06Ч10-5	0,08Ч10-5

В соответствии с графом состояний системы составим математическую модель надежности, представляющую собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, на основании мнемонического правила:

- в левой части каждого уравнения записывают производную по времени от вероятности нахождения системы в i состоянии в момент времени t№

- в правой части число членов равно числу стрелок, соединяющих рассматриваемое состояние с другими;

- каждый член правой части равен произведению интенсивности перехода из одного состояния в другое на вероятность того состояния, из которого стрелка выходит;

- знак произведения положителен, если стрелка выходит в рассматриваемое состояние, и отрицателен, если выходит.



- систему дифференциальных уравнений дополняют нормировочным условием:

Так как в начальный момент времени подразумевается, что система находится в полностью работоспособном состоянии, то получим следующие значения начальных условий

Найдем значения всех вероятностей в конечный момент времени t=44000 ч, методом Рунге-Кутта с фиксированным шагом:



Сумма всех вероятностей равна

Следовательно, можно сделать вывод о том, что значения всех вероятностей были вычислены правильно, так как их общая сумма равна 1.

Вероятность безотказной работы системы в целом в течение времени t определяется по формуле:

,

где лУ - сумма интенсивностей отказов всех элементов системы, ч -1 .

ч -1 .

Тогда вероятность безотказной работы в целом в течение времени равна t равна:

.

Исходя из этого, можно сказать, что вероятность безотказной работы находится на достаточно высоком уровне и удовлетворяет требованиям технического задания.

9. Мероприятия по подготовке объекта автоматизации и персонала к вводу системы в действие

Внедрение АСУ представляет собой процесс постепенного перехода существующей системы управления к новой и проводится параллельно с работкой проектной документации, т.е., совмещаются по времени этапы внедрения и рабочего проектирования отдельных частей (задач, подсистем) АСУ,

Отдельные задачи или подсистемы вместе с соответствующими средствами (при наличии таковых) внедряются по мере готовности, если это не сказывается на формальном функционировании других подсистем.

Если задачи или подсистемы взаимосвязаны, в первую очередь внедряются те из них, выходные параметры, которых являются исходной информацией для решения других задач или функционирования подсистем.

Монтаж и наладка технических средств и электрокоммуникаций, строительство помещений, предусмотренных проектом АСУ, производятся силами специализированных подрядных организаций на основании договора заказчиком или силами заказчика согласно техническим требованиям, представленным организацией-разработчиком АСУ.

Цель опытной эксплуатации задачи (или подсистемы) - проверка функционирования внедряемой задачи в реальных производственных условиях.

Опытная эксплуатация задач или подсистем осуществляется, заказчиком совместно с разработчиками АСУ, причем срок опытной эксплуатации не должен превышать трех месяцев.

Заказчик выполняет следующие мероприятия:

- выделяет ответственного представителя для курирования работ по внедрению АСУ;

- предоставляет необходимую для разработки АСУ ТП исходную информацию;

- обеспечивает приобретение комплекса технических и программных средств системы согласно проектным решениям;

- обеспечивает возможность доступа представителей исполнителя на объекты автоматизации;

- обеспечивает возможность проведения строительно-монтажных работ в период, предусмотренный календарным планом-графиком к договору СМР.

- обеспечивает работу технических средств на период опытной эксплуатации, предварительных и приемочных испытаний;

- обеспечивает возможность обучения и комплектацию эксплуатационной службы АСУ;

- организует опытную эксплуатацию и приемочные испытания;

- участвует в проверке и отработке задач АСУ ТП при опытной эксплуатации и приемочных испытаниях системы.

Разработчик совместно с заказчиком должен обеспечить выполнение следующих мероприятий:

- наличие действующих лицензий на право проведения работ по проектированию и разработке АСУТП;

- качественное исполнение проектной документации;

- проведение обучения технологического персонала и специалистов подразделения АСУТП объекта автоматизации;

- проверку состояния технических средств АСУТП;

- проведение комплексной наладки системы;

- своевременное проведение предварительных и приёмочных испытаний Системы;

- своевременный ввод системы в промышленную эксплуатацию.

10. Экономическая эффективность внедрения автоматизированной системы управления

В данной выпускной квалификационной работе рассматривается автоматизированная система управления водоснабжением, внедрение которой планируется произвести с минимальными перебоями в работе. Данная система управления является дублирующей, то есть часть оборудования, использовавшегося до модернизации не ликвидируется и продолжает свою работу, что в итоге позволяет добиться низкой стоимости проекта. В результате внедрения автоматизированной систему управления должны быть достигнуты поставленные цели, в том числе:

- снижение потребления тока за счет автоматического поддержания оптимального давления;

- исключение бросков тока, перегружающих система электроснабжения за счет плавного пуска;

- снижение средней частоты вращения насосного повышает ресурс насоса и двигателя в 1,5 раза, а так же исключает резонансные эффекты конструкции;

- уменьшение гидравлической нагрузки на трубопровод и полное исключение гидроударов, вызывающие частые порывы;

- уменьшение расхода воды за счет снижения давления до оптимального.;

- исключение дневных отключений воды за счет того, что глубинные насосы успевают накачивать воду в кейсон;

- дополнительное энергосбережение за счет уменьшения работы глубинных насосов;

- уменьшение степени влияния человеческого фактора.

Расчеты экономической эффективности АСУ служат для:

- обоснования целесообразности внедрения системы в рассматриваемые сроки;

- выбора технических средств и алгоритмов решения задач на разных этапах создания системы;

- определение основных направлений получения экономии.

В качестве базы для сравнения при расчетах ожидаемого годового экономического эффекта принимаются показатели на действующих предприятиях.

Таблица 10.1 - Исходные данные для расчета (годовые)

Показатели	Базовый вариант	Проектируемый вариант
Стоимость основного технологического оборудования, дол	724800	952300
Число смен в сутки	3	3
Продолжительность смены, часов	8	8
Количество дренажных насосов	6	6
Длительность работы оборудования в году, суток	340	360
Основной обслуживающий персонал, чел/смену	2	1
Средняя зарплата, рублей	10000	10000
Коэффициент надежности	0,85	0,95
Объем продукции (вода), куб.м/год	160000	170000
Цена электроэнергии, руб/кВтч	4,5	4,5
Расход материальных ресурсов за год: вода, м.куб./ч электроэнергия, кВт/ч	20,5 10	19,8 8
Стоимость материальных ресурсов за год: электроэнергия, руб/кВтч	394200	315360
Норма амортизации, %	11	12
Норма отчислений на ремонт, %	10	8
Потери, %	0,1	0,05
Затраты на текущий ремонт, руб	35160	11930
Коэффициент надежности	0,8	0,95

Для расчета годового экономического эффекта, срока окупаемости, коэффициента экономической эффективности произведем калькуляцию затрат.

Т а б л и ц а 10.2 - Калькуляция затрат на внедрение АС

Статьи расходов	Порядок расчета	Базовый вариант, руб	Проектируемый вариант, руб	Результат, руб
1Электроэнергия на производственные цели	WТэфЦэл	394200	315360	78840
2 Зарплата производственного персонала	nразЗПср12мес	720000	360000	360000
3 Доп. ЗП		72000	36000	36000
4 ЕСН	% к п.2	205920	102960	102960
4 Амортизация	СобНам	130464	171414	-40950
5 Расходы на содержание и эксплуатацию	с учетом коэффициента надежности	150000	134211	15789
6 Потери	КбЗбQ	32000	17000	15000
7 Цеховые расходы	% к п.4	432000	216000	216000
8 Цеховая себестоимость	Уn.1+…7	2136584	1352945	783639
9 Общезаводские расходы	% к п.8	1068292	676472	391820
10 Производственная себестоимость	Уn.n.8+9	3204876	2029417	1175459
11 Внепроизводственныеные расходы	% к п. 10	320488	202942	117546
12 Полная себестоимость	Уn.n.10+11	3525364	2232358	1293005
13 Удельная себестоимость руб./куб.м.		20	13	7

Годовой экономический эффект определяем по формуле

Эгод = (Зб - Зпр) Qпр - Ен КВ,

где Зб, Зпр - удельные затраты на производство продукции по базовому и проектному вариантам, руб/т;

Qпр - готовый объем производства продукции в натуральном измерении;

КВ - капитальные вложения, руб;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений.

Годовой экономический эффект от внедрения АСУ

Эгод = (20 - 13) 170000 - 0,441067526 =720289 руб.

Для определения расчетного срока окупаемости Ток и расчетного коэффициента экономической эффективности Кэф используем формулы

Ток = Цпр /Эгод,

Ток = 1067526 / 720289 = 1,5.

Таким образом срок окупаемости проекта составляет 18 месяцев.

11. Метрологическое обеспечение

11.1 Обоснование выбора средств автоматизации

Все помещения рассматриваемого объекта автоматизации относятся к категории Д. Исходя из этих и других данных был выбран следующий комплекс технических средств автоматизации: программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК150, модуль дискретного ввода-вывода ОВЕН МДВВ, модуль аналогового ввода ОВЕН МВА8, преобразователь давления ОВЕН ПД100, датчик уровня ОВЕН ПДУ, расходомер ПРЭМ 80, устройство плавного пуска Siemens Sirius 3RW40, частотный преобразователь ОВЕН ПЧВ.

При выборе средств автоматизации наибольшее предпочтение отдавалось продукции фирмы «Овен» по двум основным причинам: соответствие цены качеству и большой объем качественной документации, в том числе на русском языке.

11.1.1 Метрологические характеристики датчика давления ОВЕН ПД100

Датчики серии ОВЕН ПД100-ДИ предназначены для непрерывного преобразования избыточного давления измеряемой среды в унифицированный сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА.

Датчики избыточного давления предназначены для систем автоматического регулирования, управления и индикации в различных областях промышленности, жилищно-коммунального хозяйства, на тепловых пунктах и т.п.

Данные датчики обладают следующими метрологическими характеристиками:

- выходной сигнал: от 4 до 20 мА постоянного тока;

- диапазон рабочих температур контроллируемой среды: от минус 40 до 100 °С;

- диапазон рабочих температур окружающего воздуха: от минус 40 до 80 °С;

- пределы допустимой основной погрешности измерения: не более (±0,25) %;

- напряжение постоянного питания: от 12 до 36 В;

- потребляемая мощность: не более 0,8 Вт;

- среднее время наработки на отказ: не менее 50000 часов;

- средний срок службы: не менее 12 лет.

11.1.2 Метрологические характеристики датчика уровня ОВЕН ДС.1

Датчики уровня кондуктометрического типа, предназначены для измерения и сигнализации уровней жидкостей.

Принцип действия датчиков основан на изменении электропроводности между общим и сигнальными электродами в зависимости от уровня измеренного вещества.

Датчики обладают следующими характеристиками:

- материал изолятора: фторопласт;

- материал электрода: 12Х18Н10Г;

- длина электрода: 0,5 м;

- напряжение, подаваемое на электроды датчика: не более 24 В;

- рабочее положение: вертикально и горизонтальное;

- рабочее избыточное давление: не более 2,5 МПа;

- температура: не более 100 °С;

- средний срок службы: не менее 12 лет.

11.2 Поверка датчика давления ОВЕН ПД100

Рассмотрим методику поверки преобразователя давления ОВЕН ПД100.

Преобразователи используются для непрерывного преобразования значений измеряемых величин давлений (абсолютного, избыточного, гидростатического, дифференциального, разрежения и других физических величин, определяемых по давлению или по разности давлений (например, уровень и плотность жидкости, расход жидкости, газа или пара)) в унифицированный выходной аналоговый сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА и (или) цифровой сигнал в стандарте протоколов HART или RS-485.

При проведении первичной и периодической поверок выполняют следующие операции:

- внешний осмотр;

- опробование;

- определение основной погрешности измерения;

- определении вариации выходного сигнала.

11.2.1 Средства поверки

При проведении поверки применяют средства, указанные в таблице 11.1.

Т а б л и ц а 11.1 - Средства поверки

Наименование средства поверки	Основные метрологические и технические характеристики средств поверки
Задатчик давления «Воздух-1600»	По ТУ 50-745-89. Пределы воспроизведения избыточного давления от 20 Па до 16 кПа. Пределы допускаемой основной погрешности в диапазоне от 20 до 500 Па - ±0,1 Па; свыше 500 Па и до 16 кПа - ±0,02 % от задаваемого давления. В комплекте с блоком опорного давления (200, 300 Па и более) пределы воспроизведения разности давлений от 5 Па до 5 кПа; пределы допускаемой основной погрешностив диапазоне до (500 ±14) Па
Задатчик давления «Воздух-1,6»	По ТУ 50.552-86. Пределы воспроизведения избыточного давления от 1 до 160 кПа. Пределы допускаемой основной погрешности ±0,02 % и ±0,05 % от задаваемого давления.
Задатчик давления «Воздух-2,5»	По ТУ 50.552-86. Пределы воспроизведения избыточного давления от 2,5 до 250 кПа. Пределы допускаемой основной погрешности ±0,02 % и ±0,05 % от задаваемого давления.
Задатчик давления «Воздух-6,3»	По ТУ 50.552-86. Пределы воспроизведения избыточного давления от 10 до 630 кПа. Пределы допускаемой основной погрешности ±0,02 % и ±0,05 %.
Задатчик вакуумметрического давления «Воздух-0,4В»	По ТУ 50.732-89. Пределы воспроизведения разрежения от минус 0,8 до минус 40 кПа. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности ±0,08 Па в диапазоне измерений 0,8-4,0 кПа. Пределы допускаемой основной погрешности в диапазоне измерений от 4 от 40 кПа: ±0,02 %, ±0,05 % от задаваемого давления.
Манометр грузопоршневой МП-2,5 I и II разрядов. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-014-55862958-2005. Пределы допускаемой основной погрешности: ±0,02 %, ±0,05 % от измеряемого давления в диапазоне измерений от 25 кПа до 0,25 МПа.
Манометр грузопоршневой МП-6 I и II разрядов. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-014-55862958-2005. Пределы допускаемой основной погрешности: ±0,02 %, ±0,05 % от измеряемого давления в диапазоне измерений от 0,04 до 0,6 МПа
Манометр грузопоршневой МП-60 I и II разрядов. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-014-55862958-2005. Пределы допускаемой основной погрешности: ±0,02 %, ±0,05 % от измеряемого давления в диапазоне измерений от 0,1 до 6 МПа.
Манометр грузопоршневойМП-600 I и II разрядов. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-014-55862958-2005. Пределы допускаемой основной погрешности: ±0,02 %, ±0,05 % от измеряемого давления в диапазоне измерений от 1 до 60 МПа.
Манометр грузопоршневой МП-2500 II разряда. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-014-55862958-2005. Пределы допускаемой основной погрешности ±0,05 % от измеряемого давления в диапазоне измерений от 25 до 250 МПа.
Манометр грузопоршневой МВП-2.5. ГОСТ 8291-83	По ТУ 4212-005-48318935-99. Пределы измерений избыточного давления 0-0,25 МПа; вакуумметрического давления 0-0,1 МПа. Пределы допускаемой основной погрешности: ±5 Па при давлении в пределах 0-0,01 МПа и ±0,05 % от измеряемого значения при давлении свыше 0,01 МПа.
Задатчик вакуумметрического давления «Метран-503»	По ТУ 4381-003-36897690-03. Пределы разрежения от минус 0,6 до минус 60 кПа. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности ±0,6 Па. Пределы допускаемой основной погрешности в диапазоне измерений 4-60 кПа ±0,02 % от задаваемого давления.
Вакуумметр теплоэлектрический ВТБ-1	Пределыизмерений от 0,002 до 750 мм рт. ст.
Манометр для точных измерений МТИ	По ТУ 25-05-1481-73. Пределы измерений от 0,25 до 160 МПа; класс точности 0,6.
Вакуумметр для точных измерений ВТИ	По ТУ 25-05-1481-73. Пределы измерений от 0 до 0,1 МПа; класс точности 1.
Термометр ртутный стеклянный лабораторный ТЛ-4, № 2	По ТУ 25-2021.003-88. Пределы измерений от 0 до 55 °С. Цена деления шкалы 0,1 °С; пределы допускаемой погрешности ±0,2 °С.
Магазин сопротивлений Р4831. ГОСТ 23737-79	По ТУ 25-04.3919-80. Сопротивление до 111111,1 Ом; класс точности 0,02/2?10-6.
Вольтметр универсальный В7-54/3. ГОСТ Р 51350-99	По УШЯИ.411182.001 ТУ. Верхний предел измерений постоянного тока 2 А. Максимальная разрешающая способность 1 мкА; 100 нВ. Точность измерения по постоянному току 0,0015 %.
Вольтметр универсальный цифровой В7-40	По Тг2.710.016 ТУ. Основная погрешность при измерении напряжения постоянного тока не более ±0,1 %.
Источник постоянного напряжения Б5-49	Напряжение от 0,1 до 49,9 В, ток от 0,001 до 0,99 А.
IBM-совместимый компьютер	Процессор PIII-500, ОЗУ 128 Мб; порт COM, порт USB. ОС Windows 98/2000/XP.
Преобразователь интерфейсаАС3-М («ПО ОВЕН»). ТУ 4218-001-46526536-2006	Автоматический преобразователь интерфейсов RS-232/RS-485 - устройство для связи с преобразователем давления по цифровому протоколу на базе интерфейса RS-485.
Модем HART/RS-232	Преобразователь сигналов HART в сигналы интерфейса RS-232 для связи преобразователя давления с компьютером через его стандартный последовательный порт.

11.2.2 Условия поверки

При проведении поверки соблюдают следующие условия:

- температура окружающего воздуха при поверке должна быть (23±5)°С;

- относительная влажность воздуха от 30% до 80 %;

- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. cт.);

- напряжение питания постоянного тока (24±2) В - для преобразователей без встроенного индикатора и (36±2) В - для преобразователей со встроенным индикатором;

- сопротивление нагрузки при поверке преобразователей с аналоговым выходным сигналом от 4 до 20 мА должно быть (500±50) Ом; с цифровым выходным сигналом - в соответствии с технической документацией на преобразователь;

- измеряемая среда согласно разделу 6 ГОСТ 22520;

- рабочее положение преобразователя - любое;

- колебания давления окружающего воздуха, вибрация, тряска, удары, наклоны, магнитные поля, кроме земного, влияющие на работу преобразователей, должны отсутствовать;

- импульсную линию, через которую подают измеряемое давление, допускается соединять с дополнительными сосудами, емкость каждого из которых не более 50 литров.

Средства поверки и поверяемые приборы должны быть защищены от вибраций и ударов. Средства поверки, оборудование, стенды и устройства, в том числе программное обеспечение, применяемые при поверке, должны иметь паспорт и быть аттестованы в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

11.2.3 Внешний осмотр

При внешнем осмотре проверяется соответствие следующим требованиям:

- преобразователь должен быть представлен на поверку с эксплуатационнои? документациеи?, входящеи? в комплект поставки (Паспорт и Руководство по эксплуатации);

- на преобразователе должна быть маркировка, соответствующая Руководству по эксплуатации;

- преобразователь должен быть чистым и не иметь видимых механическихповреждении? (трещин, сколов и других) на корпусе;

- резьба на присоединительных элементах не должна иметь сорванных ниток;

- преобразователь не должен иметь механических повреждении? клеммных соединителей.

При обнаружении механических дефектов, а также несоответствия маркировки эксплуатационной документации, определяется возможность проведения поверки и дальнейшего использования преобразователя.

11.2.4 Опробование

При опробовании проверяют герметичность и преобразователя, функционирование корректора «нуля».

Включить проверяемый преобразователь согласно руководству по эксплуатации.

Работоспособность преобразователя проверяют, изменяя измеряемую величину от нижнего до верхнего предельных значении?. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала и индикации на дополнительных выходных устройствах. При проверке работоспособности поверку проводят:

- для преобразователя давления-разрежения только при избыточном давлении;

- для преобразователя разрежения с ВПИ 100 кПа при изменении разрежения до значения не менее 0,9 атмосферного давления.

Проверку функционирования программного корректора «нуля» выполняют следующим образом:

- задав одно (любое) значение измеряемой величины в пределах, оговоренных Руководством по эксплуатации, с помощью программы «Конфигуратор ПД» возвращают выходной сигнал (показания индикатора) к первоначальному значению;

- сбрасывают измеряемую величину и при атмосферном давлении на входе преобразователя с помощью программы «Конфигуратор ПД» вновь устанавливают выходной сигнал (показания индикатора) в соответствие с исходными значениями.

Проверку герметичности преобразователя рекомендуется совмещать с операциеи? определения его основнои? погрешности.

Методика проверки герметичности преобразователя аналогична методике проверки герметичности пневматическои?, но изменение давления (разрежения) определяют по изменению выходного сигнала или по изменению показании? цифрового индикатора поверяемого преобразователя, включенного в систему.

В случае обнаружения не герметичности системы с установленным поверяемым преобразователем следует раздельно проверить герметичность системы и преобразователя.

11.2.5 Определение основной погрешности измерения

При первичнои? поверке значения основнои? приведеннои? погрешности преобразователя определять в диапазонах измерении?, соответствующих максимальному и минимальному ВПИ.

При периодическои? поверке в случае, когда ВПИ не известен, либо может изменяться в процессе эксплуатации преобразователя, поверка производится по методике первичнои? поверки. В случае, когда преобразователь работает только с заданным пользователем ВПИ преобразователя, допускается определять погрешность преобразователя при работе только в указанном диапазоне измерении?, при этом в свидетельстве о поверке указывается диапазон измерении?.

Основную приведенную погрешность преобразователя определяется любым из двух способов:

1) на входе преобразователя устанавливают номинальные значения входнои? измеряемои? величины (например, давления) по эталонному средству измерении? (СИ), а по другому СИ контролируют соответствующие значения выходного аналогового сигнала. При поверке преобразователя по его цифровому сигналу к выходу подключают приемное устрои?ство, поддерживающее соответствующии? цифровои? коммуникационныи? протокол для считывания информации.

2) устанавливают номинальные значения выходного аналогового сигнала или устанавливают номинальные значения цифрового сигнала преобразователя по эталонному СИ, а по другому СИ измеряют соответствующие значения входнои? величины давления.

Расчетные значения выходного сигнала поверяемого преобразователя для заданного номинального значения входнои? измеряемои? величины определяют следующим образом:

где Ipасч - расчетное значение выходного сигнала постоянного тока (мА);

Iн, Iв - соответственно нижнее и верхнее предельные значения выходного сигнала преобразователя (Iн =4 мА, Iв =20 мА);

P - деи?ствительное значение входнои? измеряемои? величины (для преобразователеи? давления-разрежения значение в области разрежения подставляется в формулу со знаком минус), (кПа, МПа);

Pв - ВПИ (или диапазон измерении?) поверяемого преобразователя (кПа, МПа);

Рн - нижнии? предел измерении? для всех преобразователеи?, кроме преобразователеи? давления-разрежения, для которых это значение численно равно ВПИ в области разрежения Pв и в формулу подставляется со знаком минус (кПа, МПа).

Для стандартных условии? нижнии? предел измерении? всех поверяемых преобразователеи? избыточного давления, абсолютного давления, разрежения, разности давлении? и преобразователеи? давления-разрежения равен нулю.

11.2.6 Определение вариации выходного сигнала

Вариацию выходного сигнала определяют при каждом поверяемом значении измеряемои? величины, кроме значении?, соответствующих нижнему и верхнему пределам измерении?, по данным, полученным экспериментально при определении основнои? погрешности.

Вариацию выходного сигнала вычисляют по формулам, зависящим от выбранного способа поверки.

При поверке преобразователей по способу 1 используются формулы:

где V - вариация выходного сигнала, %;

Iпр, Iобр - значения выходного сигнала постоянного тока при одном и том же номинальном значении входнои? измеряемои? величины, полученные при прямом и обратном ходе, соответственно, мА;

Nпр, Nобр - значения выходного сигнала преобразователя в цифровом формате при одном и том же номинальном значении входнои? измеряемои? величины, полученные при прямом и обратном ходе, соответственно;

Iнорм, Nнорм - нормирующее значение, равное разности между верхним и нижним предельными значениями выходного сигнала преобразователя, мА.

При поверке преобразователей по способу 2 используется формула

где V - вариация выходного сигнала, %;

Pпр, Pобр - значения входнои? измеряемои? величины (давления), полученные экспериментально при прямом и обратном ходе и при одном и том же номинальном значении выходного сигнала, кПа, МПа;

PВ - ВПИ (или диапазон измерении?) поверяемого преобразователя, кПа, МПа.

12. Безопасность жизнедеятельности

12.1 Значение и задачи безопасности жизнедеятельности

Безопасность жизнедеятельности - система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

Она включает следующие группы норм:

- правила по технике безопасности и производственной санитарии;

- специальные нормы охраны труда лиц, работающих в тяжелых, вредных и опасных производственных условиях;

- нормы по охране труда женщин, несовершеннолетних и лиц пониженной трудоспособностью;

- нормы, регулирующие деятельность органов государственного надзора и общественного контроля, а также устанавливающие ответственность за нарушения законодательства об охране труда;

- нормы, регулирующие планирование и организацию работы по охране труда.

Основные функции БЖД:

- Описание жизненного пространства.

- Формирование требований безопасности к источникам негативных факторов - назначение ПДК, ПДУ, допустимого риска и т. д.

- Организация мониторинга состояния среды обитания и инспекционного контроля источников негативного воздействия.

- Разработку и использование средств био-защиты.

- Реализацию мер по предупреждению и ликвидации последствий ЧС.

- Обучение населения основам БЖД, подготовку специалистов всех уровней и форм деятельности.

Решение проблемы безопасности состоит в обеспечении нормальных условий деятельности людей, защите человека и окружающей его среды от воздействия вредных факторов, которые имеют место на рассматриваемом в данной работе объекте - системе водоснабжения.

Поддержание оптимальных условий деятельности и отдыха человека создает предпосылки для наибольшей работоспособности и продуктивности.

12.2 Анализ условий труда и мероприятия воздействия вредных производственных факторов

В данной работе рассматривается автоматизация системы водоснабжения, которая включает в себя три удаленных друг от друга помещения. В силу свой специфики каждое помещение имеет ряд вредных производственных факторов, а так же возможность возникновения аварийной ситуации. Основной целью безопасности жизнедеятельности является сведение всех вредных производственных факторов до безопасного уровня, а так же пред усмотрение способов ликвидации чрезвычайных ситуаций.

В настоящее время действует трудовой кодекс РФ от 30.12.2001 года. Согласно статье 212 настоящего трудового кодекса Российской Федерации требования безопасности рабочих мест состоят из следующих пунктов:

1) Здания (сооружения), в которых размещаются рабочие места, по своему строению должны соответствовать их функциональному назначению и требованиям безопасности и охраны труда.

2) Рабочее оборудование должно соответствовать нормам безопасности, установленным для данного вида оборудования, иметь соответствующие знаки предупреждения и обеспечиваться ограждениями или защитными устройствами для обеспечения безопасности работников на рабочих местах.

3) Аварийные пути и выходы работников из помещения должны оставаться свободными и выводить на открытый воздух либо в безопасную зону.

4) Опасные зоны должны быть четко обозначены. Если рабочие места находятся в опасных зонах, в которых ввиду характера работы существует риск для работника или падающих предметов, то такие места должны оснащаться по возможности устройствами, преграждающими доступ в эти зоны посторонним. По территории организации пешеходы и технологические транспортные средства должны перемещаться в безопасных условиях.

5) Работники должны иметь средства индивидуальной защиты для проведения работы в опасных производственных объектах (участках), в том числе на высоте, подземных условиях, открытых камерах, на шельфах морей и внутренних водоемах.

6) В течение рабочего времени температура, естественное и искусственное освещение, а также вентиляция в помещении, где располагаются рабочие места, должны соответствовать безопасным условиям труда.

7) Работники допускаются на работу с вредными условиями труда (запыленность, загазованность и другие факторы) после обеспечения работодателем безопасных условий труда.

12.2.1 Анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте

Широкое распространение микроэлектроники, компьютеров индивидуального пользования, мощных средств автоматизированной обработки текста и графической информации, высоко эффективных устройств ее хранения и поиска, современных средств связи и сетей электронно-вычислительных машин ставит перед охраной труда новые проблемы. Рассматриваемая система автоматизации использует большое количество таких технический средств.

Работа операторов, программистов и просто пользователей непосредственно связана компьютерами, а соответственно с дополнительными вредными воздействиями целой группы факторов, что существенно снижает производительность их труда. Работа обслуживающего персонала производится сидя, стоя, или связана с ходьбой, не требует систематического физического напряжения и относится к категории «легкая». Монотонная работа за компьютером вызывает быструю утомляемость человека, приводит к ухудшению его здоровья и повышает расход энергии от 60 до 100 %. Оператор, на которого возлагаются обязанности по контролю исправного функционирования всей системы водосбажения с помощью ПЭВМ и SCADA-системы, подвергается воздействию вредных и опасных факторов производственной среды:

- опасность поражения электрическим током при контакте с токоведущими проводами, корпусами ЭВМ, оказавшимися под напряжением в результате пробоя изоляции;

- электромагнитные поля;

- статическое электричество;

- шум;

- неблагоприятные метеорологические условия;

- недостаточная освещенность;

- психоэмоциональное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головную боль и др.

Режим работы персонала, обслуживающего систему водозабора, составляет 8 часов в смену при непрерывном технологическом процессе производства. Основным перерывом является перерыв на обед. В режиме труда должны быть предусмотрены дополнительно два перерыва. Перерыв на обед устанавливается через 4 часа от начала работы.

Персонал обслуживает оборудование на площадке, а также работает с ПЭВМ, которые расположены в операторной. Время работы на ПЭВМ не должно превышать двух часов подряд. Дополнительные регламентные перерывы необходимо предоставлять через 2 часа работы после начала смены и через 1.5 - 2 часа после обеденного перерыва.

При работе с ПЭВМ необходимо выполнять комплексы упражнений для глаз, упражнения выполняются сидя или стоя, отвернувшись от экрана при ритмичном дыхании, с максимальной амплитудой движения глаз.

Рабочие места с дисплеями располагаются между собой на расстоянии не менее 1,5 м. Организация рабочих мест оператора в УОГ осуществляется на основе современных эргономических требований. Конструкция рабочей мебели (кресла оператора) обеспечивает возможность индивидуальной регулировки соответственно росту рабочего и создания удобной позы.

Обязанности работника по обеспечению охраны труда на данном предприятии:

а) соблюдать нормы, правила и инструкции по охране труда;

б) правильно применять коллективные и индивидуальные средства защиты;

в) немедленно сообщать своему непосредственному руководителю о любом несчастном случае, происшедшем на производстве, о признаках профессионального заболевания, а также о ситуации, которая создает угрозу жизни и здоровью людей.

Когда полностью устранить вредное воздействие на организм работника невозможно, законодатель устанавливает иные меры и средства индивидуальной защиты и применение других, оптимально нейтрализующих вредность веществ, недопущение к тяжелым и вредным работам лиц, чье здоровье не соответствует необходимым требованиям.

12.2.2 Санитарно-гигиенические требования к помещениям

Метеорологические условия производственных помещений (микроклимат) определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха, барометрического давления.

Неблагоприятные условия резко ухудшают самочувствие человека, снижают производительность труда и часто приводят к различным заболеваниям.

ГОСТ 12.1.005 устанавливает оптимальные и допустимые метеорологические нормы в рабочих помещениях в зависимости от сезона, категории работ, избытков явного тепла, которые показаны в таблице 12.1.

Т а б л и ц а 12.1 - Оптимальные нормы температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха в рабочей зоне

Период года	Категория работ	Температура, оС	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более
Холодный	1а б	21…25 20…24	75 75	0,1 0,2
Теплый	а б	22…28 21…28	55 60	0,1…0,2 0,1…0,3

Данный объект находится на территории Краснодарского края. В рассматриваемом помещении диспетчерского пункта системы водоснабжения параметры микроклимата на рабочих местах отвечают требованиям нормативов.

12.2.3 Производственный шум и вибрации

Шум и вибрации отрицательно влияют на здоровье человека и могут привести к травмам или профессиональным заболеваниям. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней ГОСТ 12.1.003. В таблице 12.2 приведены допустимые уровни шума на рабочих местах.



Т а б л и ц а 12.2 - Допустимые уровни шума на рабочих местах

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ в октановых полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения управления, рабочие комнаты	79	70	63	58	55	52	50	49
Помещения для размещения шумных машин	94	87	82	78	75	71	70	80

Основными источниками шума в данной системе водоснабжения являются дренажные и сетевые насосы. До автоматизации подразумевалось, что персонал будет находиться в помещении водозабора вблизи дренажных насосов каждый час в течении некоторого времени, достаточного для проверки состояния и включения/выключения насосов. После автоматизации необходимость находиться в здании водозабора полностью отсутствует, поэтому персонал не попадает под влияние шума от дренажных насосов.

Сетевые насосы находятся в отдельной комнате и имеет низкий уровень шума за счет использования частотного преобразователя и работы не на полную мощность.

В диспетчерском пункте основным источником шума являются ПЭВМ, уровень которого сведен до минимума за счет использования в большинстве мест системного блока пассивного охлаждения.

12.2.4 Освещенность

Освещение операторной установки осушки газа с нормальными условиями среды предусматривается светильниками с газоразрядными лампами и светильниками с люминесцентными лампами, соответствующими классу помещений и категории. Световые проемы, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток, и обеспечивать коэффициент естественной освещенности не ниже 1,5%.

Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте оператора должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

- недостаточность освещенности;

- чрезмерная освещенность;

- неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

В помещении диспетчерского пункта системы водоснабжения предусматривается смешанное освещение: естественное и искусственное в соответствии со СНиП 23-05. Искусственное освещение в помещениях осуществляется с помощью люминесцентных ламп ЛБ-80 в светильниках общего освещения: светильники располагаются над рабочими поверхностями в шахматном порядке. Осветительные установки обеспечивают равномерную освещенность с помощью отраженного и рассеянного светораспределения. Для исключения бликов отражения на экранах от светильников общего освещения применяются специальные антибликовые сетки и фильтры для экранов, защитные козырьки. Источники света по отношению к рабочему месту расположены таким образом, чтобы исключить попадания в глаза прямого света.

12.3 Расчет освещения

Рассчитаем освещение для диспетчерского пункта рассматриваемой системы водоснабжения, где персонал проводит большую часть времени. Расчет будем производить с помощью метода коэффициента использования. Метод коэффициента использования является базовым методом ручного расчета освещения и широко применяется в проектной практике, позволяя быстро оценить предлагаемое решение.

Основными допущениями метода являются:

- однородность (т.е. равномерное распределение) светимости отражающих поверхностей (как вторичных излучателей), окружающих освещаемое помещение;

- диффузность (т.е. ламбертовский характер) светимости этих поверхностей;

- усреднение коэффициентов отражения по отражающим поверхностям.

Необходимые данные:

- таблица коэффициентов использования;

- таблица коэффициентов отражения;

- таблица рекомендуемых уровней освещенности;

- таблица номинального светового потока ламп.

Помещение диспетчерского пункта, для которого расчитывается искусственное освещение представляет собой комнату со стенами бежевого цвета, длиной 4 метра и шириной 4 метра. Высота помещения составляет 2,5 метра. Коэффициент отражения потолка равен 70, стен - 50, пола - 20. Для искусственного освещения будем использовать светильник ЛПО46-2х36-604 Luxe - КПД - 80%, расчетная высота подвеса - 70 мм и люминесцентные лампы Т8 36 Вт, Фламп = 2500 лм (в одном светильнике 2 лампы).

12.3.1 Определение площади помещения

Прощадь расчитывается по следующей формуле:

S = a x b.

Расчитаем площаль помещения:

S = 4 x 4 = 16 м.кв.

12.3.2 Определение индекса помещения

Индекс помещения расчитываетя по следующей формуле:

i = S / (hp x (a + b)),

где hp - расчетная высота;

hp = (h - (h1 + h2));

h - высота помещения, м;

h1 - высота подвеса светильника, м;

h2 - расстояние от пола до рабочей поверхности, м.

Рассчитаем индекс помещения:

hp = (2,5 - (0,74 + 0,07)) = 1,69 м,

i = 16 / (1,69 x (4 + 4)) = 1,18.

12.3.3 Определение требуемого количества светильников

Требуемое количество светильников рассчитывается по следующей формуле:

N = (E x S x k x z x 100)/(n x Фламп x з),

где Е - освещенность, лк;

k - коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещения;

n - число ламп в одном светильнике, штук;

Фламп - световой поток лампы, лм;

з - коэффициент использования светильника.

Примем коэффициент запаса k = 1,2 и коэффициент неравномерности освещения z = Eср/Емин = 1,1. Норма освещенности для офиса на рабочей плоскости 400 лк.

Расчитаем требуемое количество светильников:

N = (400 x 16 x 1,2 x 1,1 x 100)/(2 x 2500 x 46) = 3,67 ~ 4 штуки

Для данного помещения требуется 4 светильника, равномерно распределенных по поверхности потолка.

12.4 Обеспечение электробезопасности

В соответствие с ГОСТ 12.1.009 электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Все случаи поражения током являются результатом прикосновения человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует напряжение. В таблице 12.3 приведены предельно допустимые значения напряжения прикосновения и тока ГОСТ 12.1.038.

Каждое помещение рассматриваемой системы водоснабжения имеет изобилие электротехнического оборудования. Каждая единица такого оборудования должна предусматривать какие-либо способы защиты.

Т а б л и ц а 12.3 - Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и тока

Род тока	Напряжение, В	Сила тока, мА
	не более
Переменный, 50 Гц	2,0	0,3

Меры защиты, применяемые в электроустановках, подразделяются на меры, обеспечивающие безопасность при нормальном режиме работы электроустановок, и меры, обеспечивающие безопасность при аварийном режиме.

Электрооборудование в помещенияхданной системы водоснабжения выбрано в соответствии с классификацией помещений по опасности поражения электрическим током и по классификации оборудования по способу защиты человека.

К мероприятиям по электробезопасности относятся:

- недоступное расположение токоведущих частей;

- надежная изоляция;

- применение малого напряжения;

- использование блокировок;

- использование систем защитного отключения;

- заземление (сопротивление заземления не превышает 4 Ом);

- защитное зануление электрозащитных приспособлений и другое.

Защитой от электромагнитных полей служит герметизация агрегатов, экранирующие устройства, защитное оборудование, электротехнические устройства.

12.5 Пожарная безопасность

Каждое помещение данной системы водоснабжение имеет изобилие устройств, которые работают под напряжением и имеют большую мощность, что влечет за собой вероятность возникновения короткого замыкания и в итоге может привести к пожару.

Для обеспечения пожарной безопасности в помещениях водозабора обязательно должны быть средства пожаротушения: огнетушители, емкости с песком, пожарные краны, гидранты и. т. д.

На предприятии обязательно должны проводиться мероприятия по пожарной профилактике. Мероприятия по пожарной профилактике разделяются на организационные, технические, режимные и эксплуатационные.

Организационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию оборудования, противопожарный инструктаж рабочих и служащих, организацию добровольных пожарных дружин, пожарно-технических комиссий, издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности.

К техническим мероприятиям относится соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании зданий, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования.

Мероприятия режимного характера -- это запрещение курения в неустановленных местах, производства сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях и. т. д.

12.6 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Здание, в котором расположены сетевые насосы и диспетчерский пункт, относится к типу Б. Повреждение зданий этого типа происходит при землетрясении от 6 баллов. Землетрясений такой силы в краснодарском крае не зафиксировано, поэтому принимать меры по защиты от землетрясений не целесообразно.

Защита зданий и сооружений от ураганов обеспечивается на этапе строительства.

Защита от молний состоит в применении громоотводов.

Для предупреждения аварий и аварийных ситуаций, сохранения оборудования и охраны здоровья и жизни обслуживающего персонала необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности, регулярная проверка работоспособность средств автоматики, сигнализации и блокировки.

Автоматизация данной системы водоснабжения ставит перед собой цели не только достижения положительно экономического эффекта, но также и улучшения ситуации в сфере безопасности жизнедеятельности. Вследствие автоматизации данного технологического процесса достигается повышение уровня безопасности, а так же снижение вредных воздействий на рабочий персонал. После автоматизации пропадает необходимость находиться в насосных первого подъема, где персонал может попадать под такие вредные факторы, как шум и вибрация, создающиеся дренажными насосами, работающими на полную мощность. До внедрения системы автоматизации необходимо было иметь вдвое большой штат сотрудников. Для контроля состояния системы и ее регулирования необходимо было обходить насосные первого подъема, отслеживать уровень воды в скважине и давления в трубопроводе и на основании этих показаний принимать решении о включении или выключении насосов. Использование SCADA позволит осуществлять контроль и управления всей системой из одного места - диспетчерского пункта, который оборудован в соответствии со всеми правилами и исключит какие-либо вредные воздействия на персонал. Более того большая часть технологических операций происходит в автоматическом режиме, благодаря чему снижается нагрузка на оператора.



Заключение

В данной работе был детально разобран вопрос автоматизации системы водоснабжения с использованием SCADA-системы. Была доказана экономическая целесообразность данного мероприятия, произведен анализ исходных данных, выбран комплекс необходимых технических средств и разработана документация к автоматизированной системе управления.

Экономическая эффективность обусловлена снижением потребления электроэнергии уменьшением количества обслуживающего персонала. В данной работе экономическая эффективность была выражена в виде готового экономического эффекта. Так же были рассчитаны стоимости работ, цена проекта в целом и срок окупаемости.

На данном примере было доказано, что автоматизация объектов данного типа более чем оправдана и резко улучшает не только экономические показатели, но и условия труда персонала, а так же снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций. В процессе дипломного проектирования была разработана SCADA система, которая кардинально облегчает контроль и управление автоматизированными системами управления данного типа.



Список использованных источников

1 Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие / А.С. Клюев [и др.]; под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 2015. - 464 с.

2 Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А.С. Клюев [и др.]; под ред. А. С. Клюева. - М. : Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

3 Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности / В.А. Соколов.- М.: Агропромиздат, 1991. - 445 с.

4 Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. / Норенков И.П. -М.: Высшая школа, 1980. 310 с.

5 Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы / Т. Х. Безновская, В. А. Бек, М. С. Горохова и др.; под ред. Б. Д. Кошарского. - Л. : Машиностроение, 1976. - 485 с.

6 Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения / А. А. Рульнов, К. Ю. Евстафьев.

Размещено на Allbest.ru