Автоматичне управління змішувальною установкою

  5. Попередній розрахунок  загальної вартості  системи

  на  стадії техніко-економічного обґрунтування

Попередній  розрахунок загальної вартості системи  проводиться із застосуванням наступної  формули: 

  де: Qmin – мінімальна вартість АСУ ТП, умовно зведена до одного параметру, вартість АСУ ТП (приймається 1000 грн.);

  к1 – коефіцієнт, що характеризує вид АСУ ТП - 1;

  к2 – коефіцієнт, що характеризує число підсистем 1;

  Поб – ємність оперативної пам’яті, Кб (приймається 128 Кб).

  Да – число вхідних аналогових сигналів - 6;

  к3 – коефіцієнт складності аналогових сигналів, що використовується (приймається 0,4);

  Дд – число вхідних дискретних сигналів - 14;

  к4 – коефіцієнт складності дискретних сигналів, що використовується (приймається 0,05);

  Bу – число керуючих впливів (число виконавчих механізмів) - 4;

  к5 – коефіцієнт режиму роботи АСУ ТП (приймається 2). 

  Отже  сумарні затрати на створення  АСУ ТП становлять грн. 

  6. Вимоги до АСУ  ТП

6.1. Характеристики необхідної  точності й швидкодії  виконання кожної  функції.

Характеристики  необхідної точності й швидкодії  задані у пункті 4.4. 

6.2. Значення показників  надійності згідно  до ГОСТу 21705-76.

Застосування  методів алгебри і логіки дозволяє в кінцевому підсумку скласти  принципові схеми автоматичних пристроїв, що мають мінімальну кількість функціональних елементів. У цьому сенсі застосування методів алгебри і логіки в  частині мінімізації схемних  рішень певною мірою дає можливість підвищити надійність проектованих пристроїв автоматики. Таке підвищення надійності грунтується на властивості  структурної схеми основного (послідовного) з'єднання елементів по надійності нерезервованої систем.

Дійсно, якщо одне і те ж функціональне  завдання вдається вирішити різними  способами (схемними рішеннями) на одній  і тій же елементній базі, то, природно, надійніше буде той варіант, в  якому міститься менша кількість  елементів. За наявності двох варіантів  схемних рішень маємо:

   , при n2>n1    

де n2, n1 - кількості елементів, використаних у першому і другому варіанті відповідно. Однак, якщо навіть застосовується мінімальна кількість елементів  результуюча надійність проектованого  пристрою може виявитися менше задається  значення Р, (необхідної норми надійності, що задається замовником). У цьому  випадку необхідно вдаватися  до резервування найбільш ненадійних елементів схеми з метою підвищення результуючої надійності. Величина структурної  надійності не залежить від характеру  операцій, виконуваних тим чи іншим  автоматичним пристроєм, а залежить від надійності використовуваних в  них елементів і їх кількості.

У цьому  плані методика розрахунку надійності не резервованих систем не має специфічних  особливостей, в яких враховувався б характер виконуваних автоматичним пристроєм операцій.

Розрахунок  надійності системи управління.

Послідовність попереднього розрахунку наступна:

  - Використавши ФС автоматизації  і провівши аналіз впливу відмов  елементів на функціонування  системи автоматизації необхідно  скласти схему включення елементів  для розрахунку надійності.

При цьому  слід пам’ятати:

  а) під відмовою розуміється подія, що призводить до порушення працездатності.

  б) елемент включається в схему  для розрахунку надійності с-ми послідовно, якщо його відмова приведе до відмови  всієї системи.

  в) елемент включається в схему  для розрахунку надійності с-ми паралельно, якщо його відмова не приведе до відмови всієї системи в цілому.

  В даному випадку для подальших  розрахунків необхідно групи  паралельних елементів замінити одним еквівалентним, використавши формули резервування і звести кінцеву  схему розрахунку надійності до послідовної.

При розрахунку надійності СУ в якості чисельних  значень, що показують інтенсивність  відмов, приймемо середньостатистичні  значення за групами приладів.

  Група №1 (вимірюючі прилади): к1 = 6, λ1 = 20*10^-8;

  Група №2 (перетворювачі): к2 = 2, λ2 = 5*10^-8;

  Група №3 (виконавчі механізми): к3 = 4, λ3 = 79*10^-8;

  Група №4 (інші прилади): к4 = 14, λ4 = 6*10^-8;

  Група №5 (МК): к5 = 1, λ5 = 8*10^-8.

  Визначаємо  загальну інтенсивність відмов по всій системі:

  λ₀ = ∑к_iλ_i = 5.35*10^-6

В тих  випадках коли в систему входять  однотипні елементи їх можна об’єднати  в групи.

Визначаємо  кількісні значення необхідних показників надійності:

  - середня норобітка на відмову.

  Т₀ = 1/ λ₀ = 1.859*10⁵

  - ймовірність безвідмовної роботи  за заданий час.

  Р = е^-λt = 0.549

  Де t=60000год

Для забезпечення заданого рівня надійності використовується метод резервування згідно з формулою:

  Р_с.рез = 1-(1- е^-λТ)^m+1

  Де m – кратність резервування

  m = 2,  Р_с.рез = 0.979

Визначаємо  загальну інтенсивність відмов після  резервування.

  λ_с.рез = (λ(m+1) е^-λТ(1- е^-λТ))^m/(1-(1- е^-λТ)^m+1) = 1.062*10^-6

Визначаємо  середню норобітку на відмову  після резервування.

  Т_с.рез = 1/ λ_с.рез = 941600 год 

6.3. Вимоги до збереження  інформації при  аваріях джерел  енергопостачання.

При аваріях  джерел енергопостачання передбачено  використання джерел безперебійного живлення, здатних забезпечити об’єкт управління енергією на деякий час. В якості подальшого розвитку системи передбачено створення  другої, незалежної аварійної системи  живлення.

6.4. Ергономічні вимоги  до системи.

Ергономічні вимоги до системи згідно з ГОСТ 22269-76 «Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования».

Також при проектуванні операторських  і диспетчерських приміщень необхідно  враховувати не лише технічні вимоги, а і вимоги ергономіки - наукової дисципліни, яка комплексно вивчає людину (групу людей) у конкретних умовах його (їх) діяльності в сучасному виробництві.

1. Приладові  панелі.

Компоновка  приладів та апаратури на панелях  при проектуванні приладових панелей  передує етап прийняття компонувальних рішень пункту управління в цілому. Визначаються прилади та групи панелей, які необхідні для оперативного управління технологічним процесом. Враховуються технічні та психофізичні особливості діяльності оператора  як в нормальному, так і в аварійному режимах роботи системи.

Прилади, що відображають найбільш відповідальні  параметри роботи системи і найбільш часто використовувані, розташовуються в межах оптимальної зони поля зору. Так, прилади, що вимірюють параметри  одного об'єкта розміщуються у відповідності  з напрямком зчитування - зліва  направо і зверху вниз. Прилади  на панелях у вертикальній площині  встановлюються не вище 1,8 м і не нижче 1 м від основи (для точного  відліку показань - відповідно до 1,6 і 1,2 м). Щоб поліпшити огляд щита і знизити вплив паралакса  на зчитування показань приладів, їх розташовують так, аби вісь зору оператора була перпендикулярна приладовим панелям. Рекомендується прилади групувати  у вертикальні ряди, якщо вони вимірюють  подібні параметри, і в горизонтальні, якщо контрольовані параметри різні 

2. Пульти.

Пульт управління - основне робоче місце  оператора - повинен забезпечувати  зручне і раціональне розташування органів управління, окремих приладів, сигнальних пристроїв, засобів зв'язку. Необхідно, щоб кількість пристроїв  на пульті було достатнім для виконання функцій з управліннм об'єктом, а їх групування враховувало функціональне призначення, ступінь важливості того або іншого пристрою, частоту використання і вимоги ергономіки. Положення органів управління на пульті повинно відповідати взаємному положенню пов'язаних з ними пристроїв сигналізації та приладів на щиті. Вибір органів оперативного управління (кнопок, тумблерів, ключів, вимикачів, перемикачів) залежить в основному від режиму роботи оператора і ступеня його участі в управлінні об'єктом.

Рекомендуються  такі основні розміри пульта для  роботи, сидячи: глибина робочої  площини - не більше 800 мм, нахил стільниці - 10 - 20 °, висота пульта - 750 - 850 мм.

3. Мнемосхеми.

Мнемосхема  не повинна містити надлишкової  інформації, і при проектуванні враховуються як послідовність, так і окремі стадії у вирішенні оператором завдань  управління: оцінка виникнення змін в  системі; прийняття рішення про  необхідні впливи на систему; вибір  об'єктів, вплив на які потрібно для  відновлення оптимального режиму роботи системи, контроль за виконанням прийнятого рішення.

Елементи  мнемосхем повинні чітко виділятися розмірами, формою і кольором. 

6.5. Поєднання системи  з суміжними системами.

Дана  система повинна забезпечувати  якісний, легкодоступний інформаційний  зв'язок з іншими системами.

Можливі варіанти поєднання даної АСУ  ТП з іншими системами наведені у пункті 4.5. 

6.6. Патентна чистота.

Наведена  АСУ ТП не являється патентно чистою розробкою. 

6.7. Чисельність і  кваліфікація оперативного  та ремонтного  персоналу.

В однозмінний  режим роботи мінімальна чисельність  оперативного та ремонтного персоналу  досягає 12 людей, до складу якого входять:

• оператор АСУ ТП;
• начальник зміни (старший майстер);
• механіки;
• електрики;
• служби КВПіА і АСУ ТП;
• обслуговуючий персонал.

  

  Рис. 1 – Схема організаційної структури в умовах функціонування АСУ ТП

  7. Вимоги до замовника  по підготовці  об’єкта

7.1. Перелік вимог  до приміщення  оператора АСУ  ТП і розміщення  управляючого обчислювального  комплексу.

За умовами  договору має бути обладнано приміщення для оператора АСУТП, проведені  лінії силового зв'язку (220/380 В), здійснена  прокладка сигнального кабелю до оператора АСУТП, а також телефонних ліній. Приміщення має бути таких  розмірів, щоб можна було встановити щит КВП і до нього був вільний  доступ.

Вимоги  до приміщення:

За призначенням: робоче, чергове та аварійне;

Освітлення: з верхнім розташуванням джерел світла, аварійне – автономного  живлення, в виробничих умовах –  місцеве освітлення.

Навколишнє  середовище: відсутність агресивної середи, що руйнує метал або ізоляцію.

Рівень  небезпечності: низький (рівень вологості  нормальний або нижчий за норму, температура  підвищена). 

7.2. Перелік вимог  до технологічного  обладнання, що пов’язані  з утворенням АСУ  ТП.