Системы и средства автоматизации технологических процессов (Темы на выбор!)

При архивации в базу данных значительно ускоряется получение данных (построение трендов, отчетов) особенно за большие интервалы времени – за счет использования слоев данных.Экспорт данных - передача данных для получения сторонними программами;Хранимые процедуры - получение и передача данных, для создания обмена со сторонними программами.Таблица 3.2 – Поддержка режимов баз данных при работе с MasterSCADA: База данныхАрхив данных и сообщений Экспорт данных Хранимые процедурыMS SQL + + + Oracle+ + + Firebird+   + Interbase    + MySQL  + + Sybase    + Механизм хранения данных:Главное ограничение для любого архива - размер памяти, доступный для его хранения. Для больших и сложных систем размер архива может достигать десятков и сотен Гб. И работать с такими объемами данных непросто. Для минимизации объемов архивов в MasterSCADA наряду с обычным регулярным периодическим сохранением всех значений архивируемых переменных заложена возможность оптимизации данных за счет исключения дублирования неизменившихся за прошедшее время значений. Данные в этом случае записываются в архив не при каждом опросе значения переменной, а только в тех случаях, когда изменение этого значения относительно последней архивной записи находится за пределами заданной величины, обычно именуемой «мертвой зоной». Такая зона может быть настроена заранее в целом для шкалы и впоследствии скорректирована для любой архивируемой переменной. Если новое значение переменной отличается от предыдущей менее, чем на величину мертвой зоны, новое значение не записывается в архив. Раздельная настройка величины мертвой зоны для мгновенной обработки данных и для архивирования обеспечивает максимальную реактивность управления процессом за счет использования минимальной мертвой зоны (вплоть до любого изменения), а для хранения в архиве с целью значительного сокращения его размера величина изменения может быть затрублена. Такой подход особенно действенен для медленно изменяющихся технологических величин, например, температур, или стабилизируемых параметров, характеризующихся определенной несущественностью для последующего контроля колебательности, например, давлений. Для таких параметров, как расход, в архив часто бывает достаточно записывать не текущие, а только средние и/или интегральные величины за определенный период времени.3.3 Расчет экономической эффективности проекта.Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективностиВ выпускной работе необходимо выполнить разработку технико-экономического обоснования проектного решения по созданию, реконструкции или модернизации систем автоматического управления технологическими процессами и оборудованием в различных отраслях народного хозяйства.Функционально-стоимостной анализ системы управления после автоматизации.ФСА - это метод системного исследования функций объекта проектирования (в нашем случае САУ), направленный на минимизацию затрат в сфере проектирования строительства, изготовления и эксплуатации САУ при сохранении или даже повышении ее качества, полезности, надежности и безопасности.Анализ требований к разрабатываемой систему автоматизации. Проектируемая САУ должна:Контролировать ток, напряжение, а также температуру раствора при выполнении процесса обработки пластин.Система должна обеспечивать постоянный контроль состояния запорных механизмов для исключения возможности возникновения аварийной ситуации.Система должна обеспечивать звуковую и световую индикацию при возникновении аварийной ситуации. Вся информация должна отображаться на пульте управления в диспетчерской и должна быть доступна для редактированияФормирование целей и задачОсновная цель разработки САУ – автоматизация работы водозаборного узла.Построение функциональной моделиРисунок 3.2 – Модель автоматизированная система ПХТТаблица 3.3Индекс Наименование функцииМатериальный носитель функцииrRQSабсSотн12345678f1.1Автоматизация работы ПЛК Logo0,50,50,425000,07f1.2Поддержание давления в камереПЛК Logof1.3Управление работой клапанов 0,10,10,0354000,03f1.4Контроль температурыДатчики серии 0,10,10,034000,02f2.1СигнализацияПЛК Logo0,30,060,041800,09Для вычисления оценки качества исполнения функции Q будем использовать формулы (4) – (9).Обобщенный (комплексный) показатель качества варианта исполнения функций оцениваем по формуле. Коэффициент актуализации определяем по формуле:.Коэффициент сосредоточения:.Коэффициент совместимости:.Коэффициент гибкости:.На основании данных вышеприведенной таблицы строим функционально-стоимостную диаграмму и диаграмму качества исполнения функций для базового варианта, которые приведены на рис.5.1 и рис.5.2. (на листе графической части). После построения диаграмм можно видеть, что в готовой системе не наблюдается значительных диспропорций между качеством функций их значимостью и стоимостью.Рисунок 3.3 – Функционально-стоимостная диаграммаРисунок 3.4 – Диаграмма качества функцийТаким образом, оптимизация системы не требуется.Технико-экономическая оценка и эффективность применения АСУЭкономическая часть ВКР представлена в виде расчета сметной стоимости работ по монтажу оборудования, а также оценки эффективности данных проектных решений.Оценка эффективности проектных решений, реализуемых в различных подотраслях нефтепродуктообеспечения (магистральный транспорт, подземное хранении нефтепереработка и нефтехимия и др.) может производиться на двух уровнях: макроэкономическом (уровень национальной экономики) и микроэкономическом (уровень хозяйствующего субъекта).Важное место в дипломном проекте занимают вопросы технико-экономического обоснования научно-технических решений, которые принимает дипломник для выполнения поставленной перед ним задачи. Экономическая часть ВКР представляет собой технико-экономическое обоснование, основной задачей которого является:определение величины затрат на разработку и изготовление системы управления;расчет себестоимости для определения экономического эффекта от использования в промышленном производстве основных и сопутствующих результатов, получаемых при решении поставленной задачи в данном проекте;Оценка эффективности принятого научно-технического решения должна быть комплексной. Для этого требуется провести ряд необходимых расчетов по определенной схеме. Найдём себестоимость нового варианта установки, для чего необходимо определить затраты на производство изделия. Они классифицируются по статьям расхода путём составления калькуляции затрат товарной продукции.Таблица 3.4 – Расчет стоимости требуемого оборудованияНаименованиеКол-воЦена за единицу, руб.Сумма руб.ПЛК SiemensLOGOи модули расширения11827018270Датчик давления Метран-100149204920Датчик давления APG100188408840Датчики тока ДТХ-200-У133803380Датчик напряжения ДНХ128902890ЭКBuschjost 85000231606320Датчик температуры Метран-288227205440Электроклапан228505700Итого:  55760Расходы на топливо и энергию со стороны составляют 15 % от расходов на сырьё, основные и вспомогательные материалы: Таблица 3.5 – Расчет основной заработной платы.Вид работТрудоёмкость изделия по учётным нормам при расчёте ценнормо-часыСтоимость одного нормо-часа, руб.Сумма заработной платы, руб.Слесарные24160038400Электромонтажные16120019200Пуско-наладочные24180043200Итого: 100800Дополнительная заработная плата производственных рабочих для предприятий ЭТП устанавливается в размере 10 % от основной заработной платы. В нашем случае она составит: Отчисления от заработной платы на социальные взносы составляют 34 % от суммы основной и дополнительной заработных плат:Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включают затраты на содержание, амортизацию и текущий ремонт оборудования и составляют 60 % от суммы основной и дополнительной заработных плат: К статье общепроизводственных расходов относятся затраты, связанные с управлением предприятием и организацией производства и применяются в размере 215 % от суммы основной и дополнительной заработных плат: .Цеховая себестоимость вычисляется как сумма затрат на материалы, комплектующие, топливо и энергию, основную и дополнительную зарплаты, отчисления на социальные взносы, расходы на оборудование и общепроизводственные расходы: Общехозяйственные расходы составляют 120 % от суммы основной и дополнительной заработных плат: Общезаводская себестоимость вычисляется как сумма цеховой себестоимости и общехозяйственных расходов: Коммерческие (внепроизводственные) расходы составляют 3 % от общезаводской себестоимости: Полная себестоимость разработанной части устройства вычисляется как сумма общезаводской себестоимости и коммерческих расходов: .Таблица 3.6 – Затраты на внедрение разрабатываемого оборудования.Статьи расходаСумма, руб.1. Сырьё и материалы65002. Покупные комплектующие изделия641244. Топливо и энергия со стороны (15% от п.1)190834. Основная заработная плата1008005. Дополнительная заработная плата (10% от п.4)100806. Отчисления на социальные взносы (34% от п.4 + п.5)37699,27. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (60% от п.4 + п.5)665288. Общепроизводственные расходы (215% от п.4 +п.5)2383929. Цеховая себестоимость (п.1 + п.2+…+п.8)606302,24. Общехозяйственные (общезаводские) расходы (120% от п.4 + п.5)13305611. Общезаводская себестоимость (п.9 + п.10)739358,212. Коммерческие (внепроизводственные) расходы (3% от п.11)22180,74614. Полная себестоимость (п.11 + п.12)761538,95Расчёт показателей экономической эффективности проектаРасчёт экономического эффекта от внедрения текущей разработки произведем по следующей формуле:, (3.1)где – совокупные затраты на разработку базового образца, руб.; – совокупные затраты на разработку нового образца, руб.;СБ – полная себестоимость базового образца, руб.; СН – полная себестоимость новой конструкции, руб.; ЕН – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; КБ – капитальные вложения на освоение базового образца, руб.; КН – капитальные вложения на освоение нового образца, руб.Для электротехнической промышленности ЕН = 0,15.На 2017 г. совокупные затраты на разработку базового образца составляли 1272512 руб. Рассчитаем совокупные затраты на разработку нового образца.Полная себестоимость новой конструкции в соответствии с таблицей 5.3 составляют 761538,95 руб. Капитальные вложения определяются по формуле:(3.2)где – затраты на приобретение оборудования по балансовой стоимости;– транспортно-заготовительные затраты; – затраты на установку, монтаж и наладку.Согласно п. 9 таблицы 3.13 затраты на приобретение оборудования равны 606302,2 руб. Таким образом, капитальные вложения будут равны:руб.Исходя из полученных данных экономический эффект от внедрения новой разработки будет равен:руб.3.4 Охрана труда и техника безопасности3.4.1 Вредные веществаПод вредным понимается вещество, которое при контакте с организмом человека вызывает производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Классификация вредных веществ и общие требования безопасности введены ГОСТ 12.1.007-73.4.В большинстве случаев пыль поступает в воздух рабочих помещений через неплотности в технологическом оборудовании и их укрытиях (кожухи) при недостаточно эффективной работе отсасывающей вентиляции.Под действием возникающих избыточных давлений запыленный воздух выбивается в производственные помещения.Снижение (предотвращение) выделения пыли в производственные помещения обеспечивается: полной герметизацией технологического оборудования и других узлов, где образуется пылевоздушная смесь;увлажнением перерабатываемого сырья;гигиенической уборкой пыли в производственных помещениях с применением воды; удалением пылевоздушных смесей из укрытий и других мест образования.Параметры воздушной среды во всех производственных помещениях обогатительной фабрики с постоянным или длительным пребыванием людей соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005-88 .С целью предупреждения пылевых заболеваний у работающих концентрация пыли в воздухе нормируется. Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений регламентирует ГОСТ 12.1.005-88. ПДК (в мг/м3) пыли в воздухе для некоторых веществ равна: пыль, содержащая более 70% свободного SiC2 в ее кристаллических модификациях, - 1; пыль содержащая от 10 до 70% свободного SiC2 - 2; пыль других силикатов содержащаяся менее 10% свободного SiO2, - 4; пыль барита, доломита, фосфорита, цемента, известняка-3.4.Воздух рабочей зоны должен содержать по объему 20% кислорода и не более 0,5% углекислого газа.В помещении операторов, где размещены видеотерминалы систем автоматического управления технологическим оборудованием, соблюдаются гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений в соответствии с СанПиН 2.2.4.1294-03.3.4.2 Шум, вибрацияПричиной шума на обогатительной фабрике является соударение металлических частей машин, падение перерабатываемого материала и колебание воздуха при движении его по воздуховодам.Очень часто для уменьшения шума в конструкциях агрегатов применяются шумопоглощающие материалы. Для снижения шума, образующего при движении воздуха по трубопроводам, внутренние поверхности вентиляционных каналов покрывают звукопоглощающим материалом или увеличивают площадь схем воздухопроводов.В качестве индивидуальных средств защиты органов слуха рабочих применяют противошумные заглушки, беруши, значительно снижающие шум и защищающие ухо главным образом от звуков высоких тонов.Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки» и ГОСТом 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности».3.4.3 Производственная санитария и гигиена труда. Нормирование метеорологических условий производственной средыОптимальные параметры микроклимата в рабочей зоне производственного помещения регламентируются в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».Категория работ легкая 1б. Допустимая температура воздуха в холодный период года от 20 0С до 24 0С; допустимая относительная влажность – 75%; скорость движения воздуха – 0,2 м/c. Допустимая температура воздуха в теплый период года от 21 0С до 28 0С; допустимая относительная влажность – 60% (при 27 0С); скорость движения воздуха – 0,1- 0,3 м/c. В соответствии с ПУЭ помещение операторной относится к I классу без повышенной опасности (сухие, безпыльные помещения с нормальной температурой воздуха и изолирующими деревянными полами). Метеоусловия в рабочей зоне помещения регламентируются по ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» [8].3.4.4 ОсвещениеПомещения фабрик освещаются естественным и искусственным светом. Освещение помещений обогатительной фабрики устраивают обычно трех видов: с помощью окон в наружных стенах, через фонари в перекрытиях и комбинированием фонарей и окон.Освещенность рабочих мест в отделениях обогатительной фабрики периодически контролируют. Для контроля освещенности пользуются люксметрами. По установленным нормам освещенность производственных помещений фабрик составляет при газоразрядных (люминесцентных) лампах 100-150 лк, при лампах накаливания – 30-50 лк. Норма освещенности внутри зданий предприятия не менее 50-75 лк. Главные проходы и проезды на территории фабрики, а также переходы, лестничные и открытые площадки имеют освещенность в горизонтальной плоскости на уровне земли не менее 10 лк; главные лестницы, главные коридоры и проходы, закрытые переходы и пешеходные тоннели – не менее 20 лк.3.4.5 Организация безопасной эксплуатации электроустановокЛица, обслуживающие и эксплуатирующие электроустановки, относятся к электротехническому персоналу, который условно разделяется на четыре группы:- административно-технический персонал, к которому относятся начальники служб, энергетики, мастера и т. д.;- оперативный персонал, к которому относятся дежурный и т. д.;- оперативно обслуживающий персонал - работники, выполняющие ремонтные, наладочные и другие работы в электроустановках;- ремонтно-оперативный персонал - это лица, оперативно обслуживающие электроустановки и выполняющие другие работы при отсутствии дежурного персонала. К работам в электроустановках не допускаются лица моложе 18 лет. Лица, допускаемые к обслуживанию электроустановок, проходят медицинское освидетельствование при приеме на работу и периодически 1 раз в 2 года.Запрещается допуск к работе лиц без специальной спецодежды и других средств индивидуальной защиты, предусмотренных нормативными документами для выполнения соответствующих работ.Эксплуатацию и обслуживание механизмов осуществляют в соответствии с требованиями Единых правил безопасности при дроблении, сортировке, обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов и Правил безопасности на предприятиях по обогащению и брикетированию углей (сланцев).К электроустановкам предъявляются требования действующих Правил устройства электроустановок, Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате проведённой работы была рассмотрена техническая реализация САУ плазмохимического травления (ПХТ) полупроводниковых пластин. Использование панели оператора и пульта управления на базе программируемого контроллера LOGO! 24RCE, а также замена старых показывающих приборов на новые цифровые позволили существенно повысить надёжность автоматизированной системы, увеличить наглядность процесса, минимизировать размер технологического оборудования и существенно сократить число импульсных линий. Кроме того, это позволило разместить все органы управления и отображения информации в одном месте (пультовой), а также повысить простоту и эффективность работы оператора.Отличительными чертами, разработанной системы являются: возможность удаленного контроля и настройки, универсальность и хорошая масштабируемость, низкая, в сравнение с другими системами стоимость, применение различных типов датчиков, что делает данную систему очень универсальной. В процессе реализации проекта было выполнено:Проведен анализ объекта автоматизации, выделены возможные пути автоматизации и составлено техническое задание на проект.На основе проведённого анализа и составленного ТЗ, разработана структурная схема системы, а также структура отдельных блоков системы.Составлен алгоритм функционирования программы управления системой. Для решения поставленной задачи были использованы современные программируемые логические контроллеры. В работе проведен анализ наиболее популярных ПЛК различных производителей, проанализированы их достоинства и недостатки, разработаны принципиальные схемы, конструкция. При проектировании использовалась современная элементная база производства компании Siemens, а также применялись последние достижения проектирования АСУ.Разработанная архитектура системы полностью удовлетворяет всем требованиям технического задания.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫПроизводственный менеджмент: Учебник для вузов / Ред. С.Д. Ильенкова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 583 с.Кугушев И.Д. Терентьев О.А. Бумагоделательные и картоноделательные машины / СПб. 2008.Буйлов Т.П., Доронин В.А., Серебряков Н.П. Автоматика и автоматизация производственных процессов ЦБП: учебное пособие. - М.: Экология, 1995.- 320 с.Суриков В.Н., Малютин И.Б., Серебряков Н.П. Автоматизация технологических процессов и производств: учебно-методическое пособие/ СПбГТУРП.- СПб., 2011.- 62 с.Буйлов Г.П. Автоматизация оборудования ЦБП: учебное пособие/ СПбГТУРП.- СПб., 2009.- 167 с.Серебряков Н.П. Проектирование автоматизированных систем: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию / СПбГТУРП.– СПб., 2011. 42 с.: ил.1.Барашко О.Г. Автоматика и автоматизация производственных процессов: практические занятия.– Минск., 2011. Александров А.В., Александрова Т.Н. Реология и гидродинамика процессов отлива и формования бумаги. Часть I. Реология и гидродинамика волокнистых суспензий/СПбГТУРП.- СПб., 2015.-132 с.: ил. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М. : Горячая линия — Телеком, 2008. - 608 с.Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП – Каталог №6/2006.Сайт компании ОВЕН. Оборудование для автоматизации. http://www.owen.ru/Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. –М.: Недра, 1987. – 221 с.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. –М.: Мир, 1978. –847 с.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления» Справочник проектировщика; внутренние санитарно-технические устройства. Ч.1.Отопление / Под. ред. И.Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1990. 343 с.Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1999.–464с.:ил.Субботина Л.Г. Технико-экономическое обоснование работ исследовательского характера – Северск: СГТИ, 2006.СНиП 3.05.07-85 «Системы автоматизации» - М.: Стройиздат, 1986гФеткуллов М. Р. «Экономика систем ТГВ»-Ульяновск, 2007.