Разработка системы мониторинга коррозионной стойкости линейной части магистральных газопроводов

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время основным способом транспортировки нефти и газа от мест их добычи до конечного потребителя является трубопроводный транспорт. Протяженность трубопроводов, используемых для транспортных целей, непрерывно возрастает, что связано с бесспорным их преимуществом перед всеми существующими способами транспортировки. В то же время увеличение протяженности и разветвленности трубопроводов приводит к повышению возможности возникновения аварий, поэтому чрезвычайную важность приобретает задача постоянного мониторинга состояния запорной арматуры.
В настоящее время проблема мониторинга трубопроводов, в частности газопроводов, является актуальной в связи с сильной изношенностью используемого технологического оборудования. Главные системы магистральных трубопроводов были построены в 1960-1980-х гг. В этой связи наряду с задачей замены устаревающих фондов технологического оборудования становится актуальной задача мониторинга магистральных газопроводов.
В рамках дипломной работы требуется разработать систему дистанционного управления и мониторинга линейного производственного участка. В настоящее время участок содержит четыре задвижки, управление которыми осуществляется вручную, оперативным персоналом. Для повышения оперативности управления необходимо разработать систему, позволяющую дистанционно, с диспетчерского пульта, управлять задвижками, а так же получать достоверную информацию о положении задвижек и давлении в газопроводах.
Актуальность работы состоит в том, что автоматизация газопроводов находятся в центре внимания уже больше тридцати лет. За это время достигнуты серьезные результаты как теоретического, так и практического плана. Разработано много методик и концепций, аппаратных решений, нашедших подтверждения эффективности на практике. О теоретических достижениях в изучении проблем защиты говорит тот факт, что к настоящему времени опубликовано значительное количество книг и монографий, издается ряд специализированных журналов, а количество статей посвященных этой тематике измеряется сотнями.
Объектом исследования выпускной квалификационной работы является участок ЛПУ содержащий 4 задвижки. Участок отдален от остальных объектов и его круглосуточное оперативное обслуживание вызывает серьезные проблемы. Автоматизировав этот участок, можно отказаться от круглосуточного нахождения персонала на нем, а функции управления могут взять на себя диспетчера единого центра.
Основной целью работы является создание системы дистанционного контроля и управления. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Провести обзор и классификацию существующих решений;
2) Произвести постановку задачи, сформулировав требования к системе, разработать структурную и функциональную схемы;
3) Разработать технические решения, выбрать компоненты системы, разработать принципиальную схему;
4) Провести технико-экономическое обоснование проекта;
5) Рассмотреть безопасность и экологичность проекта.
При выполнении работы использовались труды следующих авторов:
Актуальность работы состоит в том, что защита информации в современных информационных системах находятся в центре внимания уже больше тридцати лет. За это время достигнуты серьезные результаты как теоретического, так и практического плана. Разработано много методик и концепций, программных и аппаратных решений, нашедших подтверждения эффективности на практике. О теоретических достижениях в изучении проблем защиты говорит тот факт, что к настоящему времени опубликовано значительное количество книг и монографий [13, 15, 29], издается ряд специализированных журналов, а количество статей посвященных защите информации исчисляется сотнями [34, 36, 38, 39, 40].
Объектом исследования выпускной квалификационной работы является информационная система ЗАО “МФК “ГРАС”, а предметом - программные средства защиты информации.
Основной целью работы является создание безопасной информационной системы ЗАО “МФК “ГРАС”. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Провести исследование основных угроз безопасности системы;
2) Изучить современные средства защиты информации;
3) Провести анализ информационной системы ЗАО “МФК “ГРАС”:
4) Разработать комплекс мер для повышения информационной безопасности;
5) Оценить эффективность предложенной системы защиты информации;
Практическая значимость работы состоит в разработке готового решения, пригодного для обеспечения достаточного уровня безопасности информационной системы, соответствующего современным теоретическим и практическим достижениям. Основная сущность современных подходов состоит в том, что вместо встраивания механизмов защиты информации в уже функционирующую информационную систему, предлагается создавать изначально защищенные информационные системы. Так же, в работе будут рассмотрены современные аппаратные, схемно-вмонтированные в аппаратуру, программные и криптографические средства защиты, которые пока не нашли широкого применения в неспециализированных информационных системах. Полученные в работе результаты создают предпосылки для решения всего комплекса задач информационной безопасности организации, связанных с построением системы защиты информации. Так же будет показано, как организовать управление этой системой в процессе ее функционирования в целях эффективного поддержания значений технико-экономических показателей. Повсеместная реализация этих результатов позволит перевести процессы защиты информации на качественно новую ступень и существенно снизить расходы на защиту.
В данной работе проблемы защиты информации будут решаться во взаимосвязи с решением проблем построения самих информационных систем. Все задачи защиты информации будут решаться на основе научного базиса. В процессе создания и функционирования защитных информационных технологий будет осуществляться системная оптимизация по всей совокупности функциональных и технико-экономических показателей.
При выполнении работы использовались труды следующих авторов:
1. Андреев Е. Б.. Попадько В. Е.Технические средства систем управле¬ния технологическими процессами в нефтяной н газовой промыш¬ленности Издательство: Нефть и газ. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. 2005-272 с.
2. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: методическое пособие. КнЛ.М: Деан, 2006,-552с
3. Черкасский В.Н., Фурманчук В.Т. и др. Программно-технические и организационные решения по созданию и внедрению ИАСУ ООО «Сургутгазпром». - M.: ИРЦ Газпром. 2000. - с. 28-36.
 
1. Обзор технических решений

В настоящее время для решения задач автоматического и автоматизированного управления, мониторинга технологических процессов повсеместно применяются программируемые логические контроллеры (ПЛК). Они давно и прочно заняли свою нишу на рынке средств автоматизации. Развитие полупроводниковой элементной базы, разработка новых средств информационного обмена, развитие алгоритмов управления способствует тому, что линейка ПЛК непрерывно расширяется. Что бы разобраться во множестве контроллеров представленных на рынке классифицируем их по ряду наиболее важных для потребителя признаков. Определение для каждого контроллера его классификационных особенностей, его места среди прочих контроллеров позволит определить наиболее оптимальный ПЛК для реализации проектируемого устройства.
1.1 Классификация по разрядности и быстродействию
Разрядность и быстродействие центрального процессора, объём разных видов памяти, число портов и сетевых интерфейсов определяет время реакции проектируемого устройства. Очень часто основным показателем, косвенно характеризующим мощность контроллера и, одновременно, являющимся важнейшей его характеристикой, является число входов и выходов (как аналоговых, так и дискретных), которые могут быть подсоединены к контроллеру. По этому показателю контроллеры подразделяются на следующие классы:
• мини контроллеры, имеющие до 15 входов/выходов. Как правило применяются в устройствах малой автоматизации;
• малые контроллеры, рассчитанные на 15-100 входов/выходов;
• средние контроллеры, рассчитанные примерно на 100-300 вхо-дов/выходов;
• большие контроллеры, рассчитанные примерно на 300-2000 вхо-дов/выходов;
• сверхбольшие контроллеры, имеющие примерно от 2000 и более входов/выходов.
Очень важно отметить, что с ростом мощности контроллера растёт его цена. Причем при переходе разница по цене между различными классами контроллеров очень значительна. Одна из задач при разработке системы управления – это чётко зафиксировать число входных и выходных сигналов объекта управления, чтобы избежать лишних затрат при выборе контроллера.
1.2 Классификация по области применения
Область применения – один из наиболее важных признаков классификации. Область применения контроллера накладывает целый ряд требований к контроллерам и очень сильно сужает круг поиска при разработке систем управления.
1.2.1 Специализированный контроллер со встроенными функциями
Обычно им является минимальный по мощности контроллер, программа действия которого заранее прошита в его памяти, а изменению при эксплуатации подлежат только параметры программы. Число входов/выходов определяется реализуемыми в нем функциями. Часто такие контроллеры реализуют различные варианты функций регулирования. Основные области применения: локальное управление какой-либо малой технологической установкой или механизмом.
Так, например, управление нагревом муфельной печи имеет смысл осуществить при помощи отдельного температурного контроллера. Во-первых, контроллер можно будет расположить возле самой печи, что избавит от необходимости далеко вести провода от датчиков, а во-вторых, температурные контроллеры, как правило, имеют органы индикации, которые позволят видеть текущее значение температуры.
1.2.2 Контроллер для реализации логических зависимостей (комман-доаппарат)

Главные сферы применения такого контроллера: станкостроение, машино-строение, замена релейно-контактных шкафов во всех отраслях промышленности. Он характеризуется прошитой в его памяти развитой библиотекой логических функций и функций блокировки типовых исполнительных механизмов. Для его программирования используются специализированные языки типа релейно-контактных схем. Набор входов/выходов у такого контроллера рассчитан, в основном, на разнообразные дискретные каналы. Наиболее простыми представителями данного класса контроллеров являются интеллектуальные реле.
1.2.3 Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции
Наиболее распространённый универсальный контроллер, не имеющий ограничений по области применения. Центральный процессор контроллера имеет достаточную мощность, разрядность, память, чтобы выполнять как логические, так и математические функции. Иногда, для усиления его вычислительной мощности, он снабжается ещё и математическим сопроцессором (во многих современных процессорах математический сопроцессор интегрирован в сам кристалл). Инструментальные средства для программирования таких контроллеров, как правило, поддерживают несколько языков программирования, таких как язык релейно-контактных схем, функционально-блоковых диаграмм, язык С, Basic, Pascal и тому подобные. Как правило, также предо-ставляется большая библиотека уже реализованных логических, математических и коммуникационных функций. В состав модулей ввода/вывода входят модули на всевозможные виды и характеристики каналов (аналоговых, дискретных, импульсных и т. д.).
1.2.4 Контроллер противоаварийной защиты
Такой контроллер обладает особенно высокой надежностью, достигаемой различными вариантами диагностики и резервирования. Например, диагностикой работы отдельных компонентов контроллера в режиме реального времени, наличием основного и резервного контроллеров содинаковым аппаратным и программным обеспечениями и с модулем синхронизации работы контроллеров. Так же, контроллер противоаварийной защиты снабжен резервированием блоков питания и коммуникационных шин, высокой готовностью, т. е. высокой вероятностью того, что контроллер находится в рабочем режиме. Это достигается не только идентификацией, но и компенсацией неисправных элементов; не просто резервированием, но и восстановлением ошибок программы без прерывания работы контроллера.
1.2.4 Контроллер телемеханических систем автоматизации
Данный класс универсальных контроллеров удобен для создания систем диспетчерского контроля и управления распределёнными на местности объектами. В контроллерах данного класса повышенное внимание уделяется программным и техническим компонентам передачи информации на большие расстояния беспроводными линиями связи. В качестве таких линий часто используются УКВ-радиоканалы с обычными или транковыми радиостанциями. При этом возможна передача информации от каждого контроллера в диспетчерский центр, а также эстафетная передача информации по цепи от одного контроллера к другому до достижения диспетчерского центра.
В настоящее время, в связи с большим скачком в развитии сотовой связи, всё большее распространение получает передача информации через сети GSM. По сравнению с транковыми сетями сети GSM имеют ряд достоинств и недостатков, обсуждение которых выходит за рамки данной работы. Тем не менее отметим, что всё большее количество производителей контроллеров для телемеханических систем автоматизации предлагают коммуникационные модули со встроенными GSM-модемами.
1.3 Классификация по архитектуре контроллера
Контроллеры подразделяются на два класса:
• контроллеры, имеющие фирменную закрытую архитектуру;
• контроллеры открытой архитектуры, основанной на одном из маги-стрально-модульных стандартов.
При закрытой фирменной архитектуре, изменения (модификации) контроллера возможны, обычно, только компонентами производителя. Сами изменения достаточно ограничены и заранее оговорены производителем.
При открытой магистрально-модульной архитектуре, имеющей стандартный интерфейс для связи центрального процессора с другими модулями контроллера, ситуация кардинально меняется:
• открытость и широкая доступность стандарта на шину, соединяющую модули разного назначения, даёт возможность выпускать для данной архитектуры любые модули разным производителям, а разработчикам контроллеров даёт возможность компоновать свои средства из модулей разных фирм;
• возможность любой модификации и перекомпоновки контроллеров путем замены в них отдельных модулей, а не замены самих контроллеров, удешевляет эксплуатацию контроллеров;
• сборка контроллеров из готовых модулей позволяет точнее учитывать конкретные технические требования и не иметь в них лишних блоков и элементов, не нужных для данного конкретного применения;
• широкая кооперация разных фирм, поддерживающих данный стандарт на шину и работающих в этом стандарте, позволяет пользователям модулей не быть привязанными к конкретному поставщику и иметь широкий выбор необходимой ему продукции.
В качестве примера распространённого стандартного интерфейса для обмена информацией внутри контроллера можно привести интерфейс VME. Эта шина была разработана фирмой Motorola и впоследствии была стандартизирована IEC как ANSI/IEEE 1014-1987 (отечественный аналог – ГОСТ Р МЭК 821-2000).

1.4 Классификация по совместимости с PC

По этому признаку все контроллеры можно разделить на два класса: PC-совместимые и PC-несовместимые. Каждый из этих классов имеет свои достоинства и недостатки.
PC-совместимые контроллеры имеют следующие особенности:
• они имеют классическую открытую архитектуру IBM PC;
• в них используется элементная база, та же, что и у обычных PC;
• они работают под управлением тех же операционных систем, которые широко используются в персональных компьютерах, например Windows, Unix, Linux, QNX;
• программируются они теми же языками, которые используются для разработки ПО для PC;
• на них, как правило, возможна работа программного обеспечения, разработанного для персональных компьютеров, при наличии требуемых для ПО аппаратных ресурсов.
PC-несовместимые контроллеры имеют следующие особенности:
• архитектура контроллеров закрыта, она, как правило, является ноу-хау разработчика;
• элементная база, на которой строятся контроллеры, существенно отличается от используемой в PC, она разная у разных производителей;
• операционные системы, под управлением которых работают контроллеры, совершенно другие, нежели те, которые используются в РС, они часто разрабатываются самими производителями именно для данного типа или линейки контроллеров;
• так как в таких контроллерах практически не используются стандарты, предлагаемые разработчиками распространённых операционных систем для PC, то работа PC-программ на этих контроллерах оказывается невозможной.
Из рассмотренных выше характеристик можно сделать вывод о сравнительных достоинствах и недостатках РС-совместимых и несовместимых контроллеров. РС-совместимые контроллеры по сравнению с РС- несовместимыми контроллерами в целом обладают большей мощностью, легче стыкуются с различными SCADA, MES, ERP системами, системами управления базами данных, открыты для большинства стандартов в областях коммуникаций и программирования, они в среднем дешевле, проще обслуживаются и ремонтируются.
В то же время РС-несовместимые контроллеры лучше учитывают требования промышленной автоматики; их операционные системы гарантируют отклик контроллера на внешнее событие через заданное время (операционные системы реального времени). Они в целом более надежны, так как больше используют наработанные в промышленности способы диагностики и горячего резервирования, обеспечивающие отказоустойчивость системы в целом. В них шире используются возможности связи с различными полевыми шинами.
Достоинства и недостатки каждого из этих видов контроллеров определяют их области использования. РС- несовместимые контроллеры целесообразно применять на нижних уровнях автоматизации, «поближе» к технологическому объекту. Здесь необходимы связь с периферийными устройствами по полевым шинам, исполнение в реальном времени (с гарантированным временем отклика на внешние воздействия) и надёжность. А открытость контроллера для связи со SCADA, MES или СУБД, как правило, не требуется. РС-совместимые же контроллеры целесообразнее применять на верхних уровнях автоматизации, где требования к реальному времени и связи по полевым шинам отсутствуют, зато становятся строже требования по информационной совместимости контроллеров с корпоративными сетями.
1.5 Классификация по конструктивному исполнению
По конструктивному исполнению контроллеры можно разделить на несколько групп:
• встраиваемые;
• размещаемые в общий конструктив;
• модульного типа.
1.5.1 Встраиваемые контроллеры
Как правило не имеют корпуса, часто конструкция просто крепится на раме. Требований к защитным оболочкам таких контроллеров не предъявляются, поскольку контроллеры встраиваются в общий корпус оборудования и являются неотъемлемой частью этого оборудования.
1.5.2 Контроллеры, размещаемые в общий конструктив
Такие контроллеры характеризуются тем, что все модули – процессорный, коммуникационные, модули ввода/вывода – размещаются в одном конструктиве. В таких контроллерах, как правило, предусматривается некая «материнская» плата с разъёмами, в которые вставляются все модули контроллера.
Конструктивы таких контроллеров бывают как оригинальными, разрабатываемыми производителями, так и стандартизированными. Одним из примеров стандартизированных конструктивов является конструктив Евромеханика (DIN 41494 / IEC 297-1). Стандарт Евромеханика регламентирует ширину, высоту и глубину рамы контроллера.
1.5.3 Контроллеры модульного типа
Контроллеры модульного типа не используют общего конструктива. Каждый модуль таких контроллеров, будь то процессорный модуль или модуль ввода-вывода, имеет собственный корпус. Так как защитную оболочку для каждого модуля сделать проще, чем для всего контроллера, то именно этот тип контроллеров чаще всего выпускают для жёстких условий эксплуатации в исполнениях IP 67 и выше.
Контроллеры модульного типа очень часто выпускают в корпусе для монтажа на рейку DIN NS 35/7,5. Можно выделить две разновидности контроллеров: с внутренней межмодульной шиной и с внешней шиной.

Модули контроллеров с внутренней межмодульной шиной на боковых поверхностях имеют контакты для подключения соседних модулей. А модули контроллеров с внешней шиной, как правило, используют для связи между модулями какую-нибудь скоростную полевую шину, например CAN.
 
2. Постановка задачи, разработка функциональной схемы.
Технологическая схема автоматизируемого участка ЛПУ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Технологическая схема.
2.1. Требования к проектируемой системе
Определим конкретные цели функционирования системы и ее назначение в общей структуре управления технологическим процессом:
• обеспечение безопасности функционирования объекта;
• обеспечение заданных значений параметров технологического процесса;
• достижение оптимальной загрузки (использования) оборудования;
• оптимизация режимов работы технологического оборудования.
Функция АСУТП — это совокупность действий системы, направленных на достижение частной цели управления. Совокупность действий системы представляет собой определенную и описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых частями системы. Следует отличать функции АСУТП в целом от функций, выполняемых всем комплексом технических средств системы или его отдельными устройствами.
Функции АСУТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные. Управляющая функция АСУТП — это функция, результатом которой являются выработка и реализация управляющих воздействий на технологический объект управления.
К управляющим функциям АСУТП относятся:
• регулирование (стабилизация) отдельных технологических перемен-ных;
• однотактное логическое управление операциями или аппаратами;
• программное логическое управление группой оборудования;
• оптимальное управление установившимися или переходными технологическими режимами или отдельными участками процесса;
• адаптивное управление объектом в целом (например, самонастраива-ющимся комплексно-автоматизированным участком станков с число-вым программным управлением).
Информационная функция АСУТП — это функция системы, содержанием которой являются сбор, обработка и представление информации о состоянии АТК оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки. К информационным функциям АСУТП относятся:
• централизованный контроль и измерение технологических параметров;
• косвенное измерение (вычисление) параметров процесса (технико-экономических показателей, внутренних переменных);
• формирование и выдача данных оперативному персоналу АСУТП;
• подготовка и передача информации в смежные системы управления;
• обобщенная оценка и прогноз состояния АТК и его оборудования.
Отличительная особенность управляющих и информационных функций АСУТП их направленность на конкретного потребителя (объект управления, оперативный персонал, смежные системы управления).
Вспомогательные функции АСУТП - это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач. Вспомогательные функции не имеют потребителя вне системы и обеспечивают функционирование АСУТП (функционирование технических средств системы, контроль за их состоянием, хранением информации и т. п.).
В зависимости от степени участия людей в выполнении функций системы различаются два режима реализации функций: автоматизированный и автоматический.
Автоматизированный режим реализации управляющих функций характеризуется участием человека в выработке (принятии) решений и (или) их реализации. При этом возможны следующие варианты:
• ручной режим, при котором комплекс технических средств представляет оперативному персоналу контрольно-измерительную информацию о состоянии ТОУ, а выбор и осуществление управляющих воздействий производит человек-оператор;
• режим «советчика», при котором комплекс технических средств вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом;
• диалоговый режим, при котором оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условия задачи, решаемой комплексом технических средств системы при выработке рекомендаций по управлению объектом.
Автоматический режим реализации управляющих функций предусматривает автоматическую выработку и реализацию управляющих воздействий. При этом различаются:
• режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники автоматически изменяют уставки и (или) параметры настройки локальных систем автоматического управления (регулирования);
• режим прямого (непосредственного) цифрового (или аналого-цифрового) управления, когда управляющее вычислительное устройство формирует воздействие на исполнительные механизмы.
Автоматизированный режим реализации информационных функций АСУТП предусматривает участие людей в операциях по получению и обработке информации. В автоматическом режиме все необходимые процедуры обработки информации реализуются без участия человека. АСУТП представляют собой системы управления, качественно отличные от систем автоматического регулирования (САР), предназначенных для стабилизации режимов процессов и агрегатов.
2.2. Входные данные проектируемой системы.
Основными входными данными для системы являются аналоговые сигналы датчиков положения четырех задвижек. Каждый сигнал является токовым в диапазоне 4-20мА, причем минимальное значение соответствует полностью закрытой задвижке, максимальное – полностью открытой.
Для дублирования информации о положении задвижки применяются концевые выключатели, которые формируют дискретный сигнал при достижении задвижки одного из конечных положений.
До и после задвижек №284 и №185 должны быть установлены датчики давления. Они формируют токовый сигнал пропорциональной давлению в газопроводе.
Так же, проектируемая система должна принимать вспомогательные сигналы:
1) Температура наружного воздуха;
2) Температура грунта;
3) Температура к контейнере (где установлена автоматика);
4) Открытие двери в контейнере;
5) Загазованность в контейнере;
6) Наличие напряжения фаза 1;
7) Наличие напряжения фаза 2;
8) Наличие напряжения фаза 3;
9) Напряжение аккумуляторных батарей меньше 20В.
Сведем входные сигналы в таблицу 1.
Таблица 1.
Название сигнала Тип Описание
Положение задвижки №284 Аналоговый 4-20 мА
Положение задвижки №185 Аналоговый 4-20 мА
Положение задвижки №111ПА Аналоговый 4-20 мА
Положение задвижки №111ПБ Аналоговый 4-20 мА
Давление в газопроводе до задвижки №284 Аналоговый 4-20 мА
Давление в газопроводе после задвижки №284 Аналоговый 4-20 мА
Давление в газопроводе до задвижки №185 Аналоговый 4-20 мА
Давление в газопроводе после задвижки №185 Аналоговый 4-20 мА
Температура наружного воздуха Аналоговый Термопара PT100
Температура грунта Аналоговый Термопара PT100
Температура к контейнер Аналоговый Термопара PT100
Открытие двери в контейнере Дискретный Высокий уровень – дверь закрыта, низкий - открыта.
Загазованность в контейнере Дискретный Высокий уровень – загазованность в норме, низкий – выше нормы.
Наличие напряжения фаза 1 Дискретный Высокий уровень – напряжения фазы в норме, низкий – выше или ниже нормы.
Наличие напряжения фаза 2 Дискретный Высокий уровень – напряжения фазы в норме, низкий – выше или ниже нормы.
Наличие напряжения фаза 3 Дискретный Высокий уровень – напряжения фазы в норме, низкий – выше или ниже нормы.
Напряжение аккумуляторных батарей меньше 20В Дискретный Высокий уровень – напряжения аккумуляторов в норме, низкий – ниже нормы.

2.3. Выходные данные проектируемой системы.
Выходными данными разрабатываемой системы являются управляющие воздействия на задвижки. Задвижки управляются дискретными сигналами через силовые реле. Перечень выходных сигналов представлен в таблице 2.
Название сигнала Тип Описание
Задвижку №284 открыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №185 открыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №111ПА открыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №111ПБ открыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №284закрыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №185 закрыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №111ПАзакрыть Дискретный Активныйуровень 1.
Задвижку №111ПБ закрыть Дискретный Активныйуровень 1.

2.4. Разработка структурной схемы.
Устройство должно принимать сигналы управления от оператора с помощью кнопок, установленных на панели управления, пульте управления, а так же на автоматизированном рабочем месте оператора. После получения сигнала управления, устройство должно выполнить соответствующий алгоритм. Так же, в каждый момент времени, устройство должно выводить информацию о текущем положении клапанов.
Проектируемое устройство распределено по уровням иерархии следующим образом:
• на первом уровне формируются сигналы о состоянии объектов управления, реализуются управляющие воздействия;
• на втором уровне реализуются функции автоматического регулирования, дистанционного, логического управления и технологических защит.
Вся система управления должна состоять из трех иерархических уровней.
В 1-й (нижний) уровень входит:
• датчики измеряемых аналоговых и дискретных сигналов;
• исполнительные устройства, включающие в себя регулирующую арматуру и контакторы срабатывания выключателей;
Во 2-ой (средний) уровень системы входит программируемый логический контроллер (ПЛК) для автоматического сбора и обработки измеряемых параметров.
В 3-й (верхний) уровень системы входит:
• отказоустойчивая вычислительная сеть промышленного сетевого протокола обмена данными;
• АРМ диспетчера;
• операторская станция с экраном дисплея и функциональной клавиатурой.
Информация с датчиков поступает на контроллер ПЛК. ПЛК обрабатывает полученные данные по алгоритму и вырабатывает управляющие воздействия, которые поступают обратно на первый уровень на исполнительные устройства.
На третьем уровне происходит контроль за работой устройства и ввод управляющих воздействий. Панель оператора и АРМ взаимодействуют с ПЛК контроллером через отказоустойчивую вычислительную сеть. Данные о состоянии технологического процесса выводятся на мнемосхемы и позволяют оператору и диспетчеру контролировать технологический процесс.
АРМ оператора осуществляет архивацию данных поступающих на проектируемое устройство, а так же выходных управляющих воздействий.
Структурная схема представлена в приложении на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема.
2.5. Разработка функциональной схемы.
Проектируемое устройство должно принимать информацию с аналоговых и дискретных датчиков, для этого в составе устройства должен быть модуль приема дискретных сигналов и модуль приема аналоговых сигналов. Устройство должно выдавать управляющие воздействия, посредством выдачи аналоговых и дискретных сигналов, для этого в составе устройства должен быть модуль выдачи дискретных сигналов и модуль выдачи аналоговых сигналов.
Для взаимодействия вустройствами третьего уровня, панелью оператора и АРМ, в составе устройства должен быть модуль взаимодействия с промышленной сетью Ethernet.
Для выполнения алгоритма, проектируемое устройство должно уметь процессорный модуль, который будет содержать программу и выполнять алгоритм.
Для обеспечения работоспособности в высокой готовности, проектируемое устройство должно содержать резервированный источник питания. Для большей надежности, резервированный источник должен быть запитан от двух линий, основной и резервной. Для выбора одной из линий, потребуется модуль автоматического выбора питающей линии.
Устройство будет работать в условиях промышленного цеха с температурой от 5 до 30 градусов цельсия, поэтому для надежной работы потребуется климатический модуль, защищающий проектируемое устройство от перегрева.
Функциональная схема устройства представлена рисунке3.
Рисунок 3. Функциональная схема. 
3. Разработка технических решений, принципиальной схемы.


 
4. Технико-экономическое обоснование проекта
В данном проекте разрабатывается устройство автоматизированного дистанционного управления технологическим процессом транспортировки газа.
Основанием для разработки является техническое задание на разработку.Стоимость любого изделия зависит от стоимости покупных элементов, стоимости материалов и затрат на изготовление деталей и проведение сборочных и регулировочных работ.
4.1. Организация и планирование работы
Планирование работ заключается в составлении перечня работ, необходимых для достижения поставленных задач; определении исполнителей каждой работы, установление продолжительности работ в рабочих днях; построение линейного графика.
Для определения трудоемкости выполнения работ прежде составляется перечень всех основных этапов и видов работ, которые должны быть выполнены.
В процессе анализа важным является выявление возможностей параллельного выполнения отдельных видов работ, так как это позволяет существенно сократить общую длительность проведения. По каждому виду работ определяется также квалификационный уровень исполнителей (должности).
Распределение работ по этапам, видам и должностям приведено в таблице 3. Здесь и далее использованы следующие обозначения:
Р – руководитель;
И – инженер.
Для определения ожидаемой продолжительности работы применяется вариант, основанный на использовании двух оценок tмин и tмакс:

где tож – наиболее вероятное время, за которое может быть выполнена работа;
tмин – минимальное время, необходимое для выполнения работы;
tмакс – максимальное время, которое может быть затрачено на выполнение работы.
Таблица 3.
Распределение работ по этапам
Наименование этапа работ Исполнители tмин tмакс tож
1 Ознакомление с заданием Р,И 1 3 2
2 Разработка ТЗ И 7 10 8
3 Согласование и утверждение ТЗ Р,И 3 5 4
4 Сбор информации, изучение литературы И 10 14 12
5 Выявление возможных вариантов технологии И 7 10 8
6 Уточнение исходных данных Р,И 2 4 3
7 Конструкторская часть Р,И 22 30 26
8 Технологическая часть Р,И 14 18 16
9 Экономическая часть И 5 7 6
1 Разработка вопросов БЖД И 5 7 6
1 Оформление документации Р,И 10 14 12
Таблица 4.
Загрузка исполнителей работ
Работа Исполнители Загрузка в днях
1 Руководитель
Инженер 1
2
2 Инженер 8
3 Руководитель
Инженер 1
4
4 Инженер 12
5 Инженер 8
6 Руководитель
Инженер 1
3
7 Руководитель
Инженер 4
22
8 Руководитель
Инженер 2
14
9 Инженер 6
10 Инженер 6
11 Руководитель
Инженер 2
12
Итого: Руководитель
Инженер 11
93

Планирование работ произведем с помощью ленточного графика. Ленточный график – это графическая модель с указанием перечня работ и организационно-экономических характеристик всех работ, сроков и последовательности их выполнения, отражаемых совокупностью упорядоченных во времени горизонтальных линий. Ленточный график предоставлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Ленточный график.
Из таблицы 4 определим количество рабочих дней для каждого участка. Результаты занесем в таблицу 5.
Таблица 5.
Занятость персонала
Исполнители Количество отработанных дней
Руководитель 11
Инженер 93

4.2. Расчет затрат на разработку
В расчет затрат на разработку включаются все затраты, связанные с выполнением данной работы. Определение затрат производится путем составления калькуляции плановой себестоимости.
Общую сумму затрат на выполнение конкретной темы называют сметной стоимостью. Ее рассчитывают по следующим калькуляционным статьям расходов:
• материалы;
• заработная плата;
• затраты по работам, выполняемым сторонними организациями;
• накладные расходы;
• прочие прямые затраты;
• аренда помещения.
4.2.1 Материалы
К затратам на материалы относят затраты на сырье, основные и вспомогательные материалы, покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия, необходимые для выполнения конкретной работы (за вычетом возвратных работ).
Смета затрат на основные материалы приведена в таблице 6.
Таблица 6.
Расчет потребности в материальных ресурсах
Вид ресурса
Кол-во на проект Рыночная цена за единицу (руб.) Общие затраты (руб.) Источник обеспечения
1. Бумага 200 л. 1 пач. 120 120 Розничная торговля
2. Ручка 2 шт. 20 40 Розничная торговля
3. Тетрадь 48л. 1 шт. 30 30 Розничная торговля
4.Запоминающее
Устройство с FLASH памятью 1 шт. 450 450 Розничная торговля
Итого: 640

4.2.2. Расчет заработной платы
Расчет заработной платы включает в себя заработную плату всех работников непосредственно занятых в выполнении конкретной работы. Размер основной заработной платы устанавливается исходя из численности различных категорий исполнителей, трудоемкости, затрачиваемой ими на выполнение отдельных видов работ, и их средней заработной платы (ставки) за один рабочий день. Средняя заработная плата за один рабочий день определяется для каждой категории работающих исходя из месячного должностного оклада и количества рабочих дней в месяце.
Предполагается, что в разработке проекта принимает участие два человека: научный руководитель и инженер.
Основная заработная плата рассчитывается по формуле:
,
где СЗi – дневная заработная плата i-го работника;
Т – время, затраченное работником i-той квалификации.
Дневную заработную плату работника найдем по формуле:
СЗi=Смi/К
где Смi – месячный оклад i-того работника;
К – количество рабочих дней в месяце.
Расчет основной заработной платы производится исходя из того, что в месяце 22 рабочих дня (5 рабочих дней в неделю), а оклад соисполнителя и исполнителя составляет 30000 и 12000 соответственно.
При расчете заработной платы необходимо учитывать:
 в случае работы с экраном (монитор) положено начисление за вредность в размере 10 % (от основной заработной платы) при расчете основной заработной платы;
 дополнительная заработная плата состоит из районного коэффициента (в Томске он составляет 30 % от заработной платы и надбавок, доплат, премий). Данные о расчете заработной платы занесем в таблицу 7.
Таблица 7.
Расчет основной и дополнительной заработной платы
Исполнители Трудоемк. Месячный оклад (руб.) Среднедневная з/пл(руб.) Сумма основной з/пл (руб.) Сумма доп. з/пл (руб.)
1. Инженер 93 12000 545,46 49800,50 14940,22
2. Руководитель 11 30000 1363,64 12000,04 3601,24
Итого: 61800,54 18541,46
Фонд заработной платы складывается из основной и дополнительной заработной платы:
руб.
Определим величину ЕСН:

где – коэффициент, учитывающий размер отчислений.
Единый социальный налог – 30 % от суммы основной и дополнительной заработной платы. Таким образом, общий размер отчислений составит:
руб.
Формула для расчёта общей заработной платы имеет вид:

Рассчитаем общую заработную плату по формуле:
руб.
4.2.3. Расходы на амортизацию оборудования
Расходы на амортизацию оборудования вычисляются по следующей формуле:
,
где СБАЛ – балансовая стоимость вычислительной техники;
КАМ – коэффициент годовой амортизации техники, КАМ=0,2;
ТП – время проектирования, ТП=83 дней;
ФГ – действительный годовой фонд рабочего времени работника, ФГ=230 дней.
Балансовая стоимость вычислительной техники определяется выражением:

где СИСХ – исходная стоимость вычислительной техники, СИСХ =25000 руб.;
Т – количество лет от покупки (1 год).
Определим балансовую стоимость вычислительной техники и затраты на амортизацию:
руб.,
руб.
4.2.4. Затраты на аренду помещения и коммунальные услуги
Затраты на аренду помещения за один месяц определяются по формуле:
,
где S – площадь помещения, S=9 м2;
КР – ежемесячная арендная плата за один квадратный метр, КР=200 руб.

Затраты на аренду помещения во время проектирования определяются по формуле:
,
где ТП – время проектирования, ТП=4 месяца;
СХ =233 – стоимость 10 м3 холодной воды в месяц на человека, руб.;
СГ =345 – стоимость 5 м3 горячей воды в месяц на человека, руб.;
СК =240 – стоимость 15 м3 канализация в месяц на человека, руб.
В результате получаем:
руб.
4.2.5. Расчет затрат электроэнергии
Расчет затрат электроэнергии определяется по формуле:
,
где WУ – установленная мощность, WУ=0,5 кВт;
WОС – мощность ламп освещения, WОС=0,072 кВт;
Tg – время работы оборудования, Tg=664 часа;
SЭЛ – тариф на электроэнергию, SЭЛ=1,51 руб. за кВт∙ч.
Тогда:
руб.
4.2.6 Расчет накладных расходов
Определяем накладные расходы по следующей формуле:
,
где КН – коэффициент, учитывающий накладные расходы, КН=0,2.
СНАК=(30900,27+9270,73+640+1443,48+12051,30+10472+573,51) =
=13070,26 руб.
4.2.7 Расчет прочих непредвиденных расходов
Определяем прочие непредвиденные расходы по следующей формуле:
,
где КПР – коэффициент, учитывающий прочие непредвиденные расходы, КПР=0,05.
СПР=(18449,69+5535,51+640+12051,30+1443,48+10472+573,51) =
=3276,56 руб.
В результате получаем формулу единовременных затрат:
К=СМ+СОЗП+СДЗП+СЕСН+СМАШ+ САР+СЭЛ +СНАК+СПР.
Рассчитаем единовременные затраты по формуле:
К=640+104445,6+9270,73+12051,30+1443,48+10472+573,51+13070,26+ +3276,56=151698,11 руб.
4.2.8 Смета затрат на проектирование
В заключение этого раздела приведем свободную таблицу статей затрат на проектирование устройства автоматизированного дистанционного управления технологическим процессом транспортировки газа.
Таблица 8.
Смета затрат на проектирование устройства автоматизированного дистанционного управления технологическим процессом транспортировки газа компрессорного цеха
Статьи затрат Сумма, руб.
Материалы, комплектующие 640
Основная заработная плата исполнителей 61801
Дополнительная заработная плата исполнителей 18541,46
Отчисления во внебюджетные фонды 24102,6
Расходы на амортизацию оборудования 1443,48
Затраты на аренду и коммунальные услуги 10472
Затраты на электроэнергию 573,51
Прочие расходы 3276,56
Накладные расходы 13070,26
Итого, руб. 168037,73

4.3 Маркетинг
Обоснование целесообразности разработки проекта построим на основе сравнительной оценки разрабатываемого устройства с аналогом.
Реклама производимой продукции производится через Интернет, а так же рассылают буклеты с подробным описанием производимой продукции на предприятия, то есть потенциальным покупателям.
В качестве базового варианта, выбран отечественный аналог устройства, однако в нем заложены отличные от нового блока, технологические решения.
Основной целью создания устройства является повышение требований к техническим характеристикам, массогабаритным показателям и надежности.
Основная задача данного пункта – оценка уровня качества разрабатываемого продукта (эксплуатационно-технического уровня).
Эксплуатационно-технический уровень (ЭТУ) продукта – это обобщающая характеристика его эксплуатационных свойств, возможностей, степени новизны, являющихся основой качества продукта. Основная цель ЭТУ – ответить на вопрос о соответствии параметров вновь создаваемого продукта лучшим имеющимся отечественным и зарубежным образцам.
Все технико-экономические показатели приборов можно разделить на следующие группы:
1) общие технические показатели (габариты, масса, эксплуатационная надежность, срок службы);
2) специфические технические показатели, зависящие от типа приборов (разрядность, полоса частот и т.д.);
3) экономические показатели (объем выпуска приборов в год, себестоимость изготовления, цена, расходы на эксплуатацию и т.д.).
Для проведения оценки воспользуемся обобщающим индексом эксплуатационно-технического уровня JЭТУ, который можно определить как произведение частных индексов:
,
где JЭТУ – комплексный показатель качества по группе показателей;
n – число рассматриваемых показателей;
Bi – коэффициент весомости i – того показателя в долях единицы, устанавливаемых экспертным путем (сумма всех рассматриваемых показателей должна составлять единицу);
Xi – относительный показатель качества, устанавливаемый экспертным путем по 5-бальной шкале оценивания.
Для оценки эксплуатационно-технического уровня необходимо разрабатываемое устройство сравнить с его аналогом. Поэтому, данное устройство сравним с отечественным прибором Вега-2. Результат оценки ЭТУ проекта представлен в таблице 9.
Таблица 9
Расчет индекса ЭТУ
Показатели оценки,
параметры Коэффициент весомости Bi Проектируемый прибор Аналог
Xi BiXi Xi BiXi
Габаритные размеры 0,3 5 1,5 4 1,2
Масса 0,3 5 1,5 3 0,9
Время непрерывной работы 0,3 5 1,5 2 0,6
Срок службы 0,1 4 0,4 4 0,4
Итого: 1 Jэту=4,9 Jэту=3,1
Таким образом, разрабатываемое устройство имеет более высокий показатель эксплуатационно-технического уровня по сравнению с выбранным аналогом в заданных условиях.

4.4. Оценка эффективности разработанного устройства

Оценку эффективности разработанного проекта выполним на основе расчета годового экономического эффекта от разработки устройства по сравнению с аналогом. Годовой экономический эффект рассчитаем по формуле:
,
где С1 и С2 – стоимость аналога и разрабатываемого устройства соответственно;
ТСЛ2/ТСЛ1 – коэффициент учета изменения срока службы разрабатываемого устройства по сравнению с аналогом. Данный коэффициент равен единице, так как срок службы разрабатываемого устройства и аналога равны;
А2 – годовой объем выпуска разрабатываемого устройства, штук.
Суммарные затраты на создание аналога, равна 1200000 руб.
Объем производства определяется потребностями заказчика. Известно, что объем выпуска составит ≈ 20 изделий в год.
Суммарные затраты на создание УИСС:
Суммарные затраты = стоимость ОКР + себестоимость опытного образца =168037,73/20+315939,4=324341,28 руб.
С учетом данных по суммарным затратам, а также значении комплексного коэффициента ЭТУ и годового объема выпуска разрабатываемого устройства по формуле определим годовой экономический эффект разработки:
ЭГОД=(1200000∙(4,9/3,1) ∙1-324341,28) ∙20=31448658,27 руб.
Рассчитаем срок окупаемости затрат на разработку устройства и фактический коэффициент экономической эффективности разработки. После расчета, фактический коэффициент экономической эффективности разработки сравним со значением нормативного коэффициента экономической эффективности капитальных вложений, который равен EН=0,15.
Срок окупаемости затрат на разработку на стадии ОКР определяется по следующей формуле:
,
где К – единовременные капитальные затраты на разработку устройства, состоящие из сметной стоимости разработки.
ТОК=324341,28/31448658,27 =0,1 года.
Фактический коэффициент экономической эффективности разработки рассчитаем по формуле:
ЕФ=1/ТОК,
ЕФ=1/0,1=10.
Получили EФ>ЕН, отсюда следует, что разработка устройства автоматизированного дистанционного управления технологическим процессом транспортировки газа компрессорного цеха считается эффективной. 
5. Безопасность и экологичность проекта

В данном разделе рассматриваются вопросы, связанные с организацией рабочего места оператора в соответствии с основными нормами техники безопасности, эргономики, пожарной безопасности, а также вопросы безопасности при непосредственной эксплуатации устройства.
Для предотвращения несчастных случаев и профессиональных заболеваний, которые возможны в процессе работы, предусматриваются технические и организационные мероприятия, призванные сделать труд безопасным.
Применяются меры по предупреждению, устранению, а также снижению степени воздействия опасных и вредных производственных факторов (О и ВПФ) на работающих.
Вредные и опасные производственные факторы рассматривают согласно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. О и ВПФ подразделяются на четыре группы:
• физические;
• химические;
• биологические;
• психофизиологические.
На оператора на его рабочем месте воздействуют следующие О и ВПФ:
• использование оборудования, которое находится под опасными для жизни человека напряжениями, т.е. существует опасность поражения электрическим током;
• при работе, в процессе применения ЭВМ – повышенная нагрузка на органы зрения;
• повышенный уровень шума;
• выделение вредных веществ в атмосферу помещения;
• неудовлетворительное состояние микроклимата;
• помещение цеха не имеет естественного освещения, поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность;
• отсутствие или недостаток естественного освещения;
• недостаточная освещенность рабочей зоны.
Согласно ГОСТ 12.1.005-66, работу оператора можно отнести к первой категории сложности, включающей в себя легкие физические работы, т.е. работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физического напряжения при поднятии и переносе тяжестей.
Человек, машина и среда рассматриваются в эргономике как сложное функционирующее целое, в котором главная роль принадлежит человеку. Эргономика является одновременно и научной и проектировочной дисциплиной, так как в ее задачу входит разработка методов учета человеческого фактора при использовании действующей и создании новой техники и технологии, а также соответствующих условий труда. Комплексные эргономические показатели формируются на основе групповых показателей, представляющих собой совокупность единичных показателей: социальных, психологических, физиологических и психофизиологических, антропометрических и гигиенических. Вычислительные машины постепенно становятся незаменимыми для конструкторов, но в тоже время они несут свои индивидуальные отрицательные последствия для человека. Исходя из вышесказанного, необходимо разработать ряд эффективных мероприятий, которые позволят нейтрализовать или компенсировать вредные воздействия.
Рабочее место – это зона, оснащенная необходимыми средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя. При организации рабочего места, согласно ГОСТ 2.1.034-75, следует принять во внимание тот факт, что качество и производительность труда исполнителя зависят от существующих на данном рабочем месте условий труда и соответствия этих условий установленным нормам. Размер зоны приложения труда зависит от характера труда и может ограничиваться площадью, оснащенной (для конструктора) клавиатурой и экраном. В общем случае место конструктора включает в себя: дисплей, клавиатуру, печатающее устройство, графопостроитель, стол и кресло. В процессе труда конструктора при нарушении безопасности условий труда на человека могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы, а именно: физические, биологические, психологические (ГОСТ 12.0.003-74). Среди них выделяются такие как: повышенный уровень статического электричества, недостаточная освещенность рабочего места, опасность поражения электрическим током, неправильная планировка рабочего места, неблагоприятные климатические условия. К числу психофизиологических факторов относятся умственное напряжение, перенапряжение зрения, эмоциональная нагрузка.
5.1 Организация рабочего места оператора
Согласно ГОСТ 2.1.034-75, рабочее место человека-оператора – это место, оснащенное средствами отображения информации, органами управления и вспомогательным оборудованием. Организация рабочего места конструктора заключается в выполнении ряда мероприятий, обеспечивающих рациональный и безопасный труд. При организации рабочего места, необходимо учитывать понятие зоны деятельности, то есть габариты стационарного рабочего места в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в пределах которых человек может выполнять работу не передвигаясь. Поскольку деятельность конструктора в основном связана с работой за столом, то зона его деятельности может быть нормальной и максимальной. Нормальная зона в горизонтальной плоскости ограничена дугой прочерчиваемой пальцами обеих рук при свободно опущенном плече. Эта зона достигает 1000 мм по фронту и 300 мм по глубине. Максимальная зона для вытянутых рук по фронту 1500 мм и до 500 мм в глубину. Аналогично определяется и зона в вертикальной плоскости. Важными факторами для правильной рабочей позы являются: высота рабочей поверхности, расстояние от объекта до глаз, угол зрения. Реальные значения параметров рабочего пространства приведены в таблице 10.
Таблица 10.
Параметры рабочего пространства
Параметр Реальное значение Значение по
ГОСТ 16456 70
Высота рабочей поверхности стола над полом 750мм 700 –750 мм
Расстояние между поверхностью стола и креслом 290 мм 270 – 280 мм
Пространство для ног:
Высота 650 мм  600 мм
Ширина 880 мм 500 мм
Глубина 460 мм 400 мм
Кресло:
Высота сидения (регулируемая или нет) 420 мм регулируемая 400 – 500 мм
Угол отклонения спинки (регулируемый или нет) 110 мм регулируемый 100 – 115 мм
Ширина сидения 460 мм 450 – 550 мм
Глубина сидения 430 мм 420 – 450 мм
Длина подлокотников 290 мм > 200 мм
Ширина подлокотников 55 мм > 50 мм
Высота подлокотников над поверхностью стола 230 мм 200 – 250 мм
Длина спинки 420 мм 300 мм
Радиус изгиба спинки 0,33 м 0,3 – 0,35 м

5.2. Требования к микроклимату
Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны должны соответствовать ГОСТ 12.1.005-88. С целью создания нормальных условий для разработчика установлены нормы производственного микроклимата.
Большое внимание необходимо уделять параметрам окружающей среды. От температуры, давления и влажности зависят условия электробезопасности. Микроклиматические условия в помещении существенно сказываются на качестве работы и производительности труда, а также на здоровье работающих, такая деталь как пыль, при длительном воздействии, может привести к тяжелым последствиям.
Показателями, характеризующими микроклимат, являются:
• температура воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• скорость движения воздуха;
• интенсивность теплового излучения.
Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха приведены в таблице 11.
Таблица 11.
Оптимальные значения показателей, характеризующих микроклимат
Период года Категория работ Температура, оС Относительная влажность, % Скорость движения, м/с
Оптим Допуст Оптим Допуст Оптим Допуст
Холод-ный Лёгкая
Средняя
Тяжёлая 22…24
18…20
19 21…25
17…23
13…19 40…60
40…60
40…60
75 0,1
0,2
0,3 0,1
0,3
0,5
Тёп-лый Лёгкая
Средняя
Тяжёлая 23…25
21…23
18…20 22…28
18…27
15…26 40…60
40…60
40…60 55
65
75 0,1
0,3
0,4 0,1…0,2
0,2…0,4
0,2…0,6

Эти нормы устанавливают оптимальные значения температуры, влажности и скорости движения воздуха для рабочей зоны. Под оптимальными климатическими параметрами принято принимать такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционирования и теплового состояния организма, создают ощущение комфорта и являются предпосылкой высокого уровня работоспособности. Оптимальные и допустимые микроклиматические параметры должны учитывать специфику надежного функционирования ЭВМ.
Для продуктивной работы оператора необходимо, чтобы условия труда на его рабочем месте соответствовали психологическим, санитарно-гигиеническим требованиям безопасности труда.
Объем и площадь производственного помещения, которые должны приходиться на каждого работающего, по санитарным нормам – 20 м3 и 6,5 м2, соответственно. Высота помещения должна быть не менее 3 м.
5.3 Требования к уровню шума
С физиологической точки зрения шум рассматривается как звук, мешающий разговорной речи и негативно влияющий на здоровье человека. Шум значительно ослабляет внимание работающего, замедляет скорость психологических реакций, в результате снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум влияет на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему, вызывает ухудшения обмена веществ и даже его нарушение, что может привести к профессиональным заболеваниям.
Согласно классификации шума по ГОСТ 12.1.003-83 в рассматриваемом помещении шум является постоянным, широкополосным. Для широкополосного шума допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочем месте для помещений конструкторских бюро по ГОСТ 12.1.003-83 следует принимать в соответствии с таблицей 12.
Таблица 12.
Значения предельно допустимого уровня шума на рабочем месте
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в Гц Уровень звука, дБ
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
71 61 54 49 45 42 40 38 50

Источниками шума являются сами вычислительные машины (встроенные в стойки ЭВМ вентиляторы), центральная система вентиляции и кондиционирования воздуха и другое оборудование.
Для наименьшего воздействия шума, создаваемого персональным компьютером, на организм оператора необходимо удаление терминалов, за которыми он работает, от постоянно "шумящих" устройств. Также необходимы перерывы на отдых, которые нужно предусмотреть в регламенте работы.
5.4 Электробезопасность
Во время работы мы имеем дело с рабочим местом, оснащенным электрооборудованием, поэтому мы должны выполнять правила техники безопасности при работе с электрооборудованием.
Согласно классификации помещений по электробезопасности работа проводилась в помещении без повышенной опасности (класс 01 по ГОСТ 12.1.019-79), характеризующимся наличием следующих условий:
• переменное напряжение питающей сети 220 В, частотой 50 Гц;
• относительная влажность воздуха не более 75 %;
• средняя температура не более 35°С;
• наличие деревянного полового покрытия.
При нормальном режиме работы оборудования опасность поражения током невелика. Однако, возможны режимы, называемые аварийными, когда происходит случайное электрическое соединение частей оборудования, находящихся под напряжением с заземленными конструкциями.
Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме компьютера, не должны превышать значений указанных в таблице 13 (по ГОСТ 12.1.038-82).
Таблица 13.
Напряжения прикосновения и токов
Род тока U, В I, мA
Переменный, 50 Гц 2,0 0,3
Переменный, 400 Гц 3,0 0,4
Постоянный 8,0 1,0

Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 минут в сутки и установлены исходя из реакции ощущения.
Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур и влажности, должны быть уменьшены в три раза.
Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов при аварийном режиме напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью, не должны превышать значений, указанных в таблице 1.5 (по ГОСТ 12.1.038-82).
Основными техническими способами и средствами защиты от поражения током являются:
• защитное зануление;
• выравнивание потенциалов;
• защитное заземление;
• защитное отключение;
• изоляция токоведущих частей;
• оградительные устройства и другие.
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Защитным занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Защитное отключение – быстродействующая защита, которая обеспечивает автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
В помещении, где происходила разработка проекта, применяются такие способы защиты от поражения электрическим током, как защитное заземление и изоляция. Из реально возможных аварийных случаев можно выделить пробой изоляции.

 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ


 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреев Е. Б.. Попадько В. Е.Технические средства систем управле-ния технологическими процессами в нефтяной н газовой промыш-ленности Издательство: Нефть и газ. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. 2005-272 с.
2. Ковалев А.А., Зельдин Ю.М., Скубаев С.В. и др. Платформа для диспетчерских пунктов СПУРТ // Промышленные контроллеры АСУ, 2002. - № 5. – с. 10-14
3. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: методическое пособие. КнЛ.М: Деан, 2006,-552с
4. Панкратов B.C., Дубинский А.В., Сиперштейн Б.И. Информационно-вычислительные системы в диспетчерском управлении газопроводами. - Л.: Недра, 1988. - 245 с.
5. Панкратов B.C., Никишин В.И., Вербило А.С. АРМ диспетчера газотранспортного объединения. - М.: ВНИИЭгазпром, 1990. - 32 с.
6. Панкратов В.С., Сарданашвили С.А., Николаевская С.А. Развитие АСДУ ГТП с использованием современных SCADA–систем. – М.: ООО “ИРЦ Газпром”, 2003. – 66 с.
7. Степанян А.А., Панкратов В.С. Основные технические решения по модернизации АСУТП ГОФО-2 // Сборник докладов DISCOM-2009. М.:ВНИИГАЗ, 2009, с. 158-168.
8. Степанян А.А., Панкратов В.С. Основные технические решения по модернизации АСУТП ГОФО-2 // Сборник докладов DISCOM-2009. М.:ВНИИГАЗ, 2009, с. 158-168.
9. Черкасский В.Н., Фурманчук В.Т. и др. Программно-технические и организационные решения по созданию и внедрению ИАСУ ООО «Сургутгазпром». - M.: ИРЦ Газпром. 2000. - с. 28-36.