Контроллер Omron CP1E-N40DR-A цена 18900 рублейВходы на борту ПЛК - 24; Выходы на борту ПЛК - 16; Объем памяти программы ПЛК - 8К слов; Объем памяти данных ПЛК - 8К слов; Время выполнения команд - 1.19 мкс; Расширяемость ПЛК - до 3 модулей расширения; Порты связи ПЛК - встроенный порт RS-232C; Питание ПЛК - от 84 до 264 В переменного тока; Тип выхода ПЛК - релейный; Встроенные функции ПЛК - 6 счетчиков (2x100кГц, 4x10кГц). Выше указанным требованиям удовлетворяют все три контроллера. Выбираем контроллер фирмы Siemens, т.к. наиболее простой софт для программирования и наименьшая цена. В данном проекте используются оптические датчики, электромагнитные катушки, реле и другое оборудование систем автоматики. Однако особое внимание уделяется свободно программируемому контроллеру LOGO фирмы «Siemens», т. к. он является основой всей системы автоматики. На остальные изделия будет дана лишь ознакомительная информация. Логические модули LOGO! являются компактными функционально законченными универсальными изделиями, предназначенными для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации. Алгоритм функционирования модулей задается программой, составленной из набора встроенных функций. Программирование модулей LOGO! Basic может производиться с их клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения. Стоимостные показатели модулей настолько низки, что их применение может оказаться экономически целесообразным даже в случае замены устройств, включающих в свой состав 2 многофункциональных реле времени или 2 таймера и 3–4 промежуточных реле. LOGO! включает в себя: · устройство управления; · панель управления и индикации с фоновой подсветкой; · блок питания; · интерфейс для модулей расширения; · интерфейс для программного модуля (платы) и кабеля PC; · стандартные готовые функции, часто используемые на практике, например, функции задержки включения и выключения, импульсное реле и программный выключатель; · часовой выключатель; · цифровые и аналоговые флаги; · входы и выходы в соответствии с типом устройства. LOGO! предлагает решения различных технических задач, в том числе в электрооборудовании жилых помещений (например, освещение лестничных клеток, внешнее освещение, шторы, жалюзи, освещение витрин магазинов и т.д.), в коммутационных шкафах, в управлении машинами и аппаратами (например, системы управления воротами, вентиляционные системы или насосы для хозяйственной воды и многое другое). LOGO! можно использовать также для специальных систем управления в оранжереях и теплицах, для предварительной обработки сигналов управления и, при подключении коммуникационного модуля (напр., AS Interface), для децентрализованного управления машинами и процессами на месте. Все встроенные входы модулей могут использоваться для ввода дискретных сигналов. Напряжение питания входных цепей соответствует напряжению питания модуля. В некоторых моделях 2 из 8 входов имеют универсальное назначение. Они могут использоваться для ввода дискретных сигналов или аналоговых сигналов 0…10В. Модули LOGO! Contact предназначены для бесшумной коммутации трехфазных цепей переменного тока напряжением до 400В с активной нагрузкой до 20А или короткозамкнутыми асинхронными двигателями мощностью до 4кВт. Модули выпускаются в двух модификациях, отличающихся напряжением питания обмотки управления: =24В или ~230В. Модули не подключаются к внутренней шине LOGO! Для управления их обмотками необходимо использовать соответствующие дискретных выходы модулей LOGO! или DM8/DM16. Блоки питания LOGO! Power преобразуют сетевые напряжения ~115/230В в выходное напряжение =12В или =24В с различными значениями тока нагрузки. Модули обеспечивают защиту нагрузки от коротких замыканий. Для долговременного хранения резервной копии, защиты от несанкционированного доступа и копирования программы, а также переноса программ с одного логического модуля на другой может использоваться универсальный модуль памяти. Программирование модулей LOGO! Basic может выполняться с клавиатуры с отображением информации на встроенном дисплее. Процесс программирования сводится к последовательному соединению встроенных функциональных блоков и заданию параметров настройки (задержек включения / выключения, значений счетчиков и т.д.). Для выполнения всех этих операций используется система встроенных меню. Готовая программа может быть переписана в модуль памяти, вставленный в интерфейс модуля LOGO! Все встроенные функции хранятся в памяти логического модуля в виде двух библиотек. Библиотека GF содержит набор функций, выполняющих все основные логические операции. В библиотеку SF собраны специальные функции: триггеры, счетчики, таймеры, импульсные реле, компараторы, генераторы импульсов и т.д. Пакет LOGO! Soft Comfort позволяет производить разработку и отладку программ для LOGO! на компьютере, документировать программы и эмулировать работу разрабатываемого устройства. Поддерживается программирование в виде функциональных блоков и релейно-контактных схем. Пакет может работать под управлением операционных систем Windows 95/98/NT/ME/2000/XP, Linux, MAC OS-X. Готовая программа может загружаться в память логического модуля через кабель ПК или записываться в модуль памяти через специальное устройство LOGO! Prom. Максимальная надежность устройств и компонентов LOGO! достигается реализацией широкомасштабных и влияющих на величину издержек мероприятий при разработке и изготовлении. Сюда относятся: · использование высококачественных компонентов; · проектирование всех цепей в расчете на наихудшие условия; · систематическое автоматизированное тестирование всех компонентов; · тренировка всех схем высокой интеграции (напр., процессоров, памяти и т.д.); · меры по предотвращению статического разряда при работе с интегральными МОП-схемами; · визуальный контроль на различных этапах изготовления; · испытание на нагрев при длительной работе при повышенной температуре окружающей среды в течение нескольких дней; · тщательные окончательные приемочные испытания под управление · статистический анализ всех возвращенных систем и компонентов для немедленного проведения корректирующих мероприятий; · контроль важнейших компонентов устройства управления с использованием онлайнового тестирования (циклическое прерывание для CPU и т.д.). Различные модели модулей оснащены транзисторными или релейными выходами. Транзисторные выходы способны коммутировать токи до 0.3А в цепях напряжением =24В и оснащены электронной защитой от короткого замыкания. Релейные выходы способны коммутировать токи до 10А (активная нагрузка) или до 3А (индуктивная нагрузка) в цепях напряжением =12/24В, ~24В или ~/= 115/240В. Для увеличения количества обслуживаемых входов-выходов и максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи к каждому логическому модулю LOGO! могут подключаться модули расширения. Модули DM8 имеют 8-, модули DM16 – 16 канальную структуру (4 входа/4 выхода или 8 входов/8 выходов). Релейные выходы модулей при активной нагрузке способны коммутировать токи до 5А. Внутренняя шина модулей DM8/DM16 может быть подключена только к модулю с таким же уровнем напряжения питания. Коммуникационные модули позволяют производить подключение логических модулей к сетям AS-Interface, EIB и LON. В сети AS-Interface модули LOGO! способны выполнять функции интеллектуальных ведомых устройств, в сетях EIB и LON – функции ведущих устройств. Коммуникационные модули рекомендуется устанавливать последними в линейке расширения. По внутренней шине они могут подключаться к модулям с любым напряжением питания.
Механическое устройство модулей контроллера
Таблица 2.1
В таблице 2.1 расшифровка позиций приведено механическое устройство модулей контроллера «LOGO!»
2.2 Расчет нагрузки и подбор оборудования.
Технические данные контроллер LOGO 24RC Таблица 2.1.
Расходомер Endress Hauser Pormag Таблица 2.2.
Электромагнитная катушка Camozzi Таблица 2.3.
Для выбора блока питания и автоматического выключателя рассчитаем общий ток нагрузки всей системы управления.
Ток нагрузки
Выбираем блок питания Sitop фирмы Siemens Таблица 2.4.
Автоматический выключатель ИЭК 1B 2.3 Описание электрической схемы и алгоритма работы системы Напряжение питания подается через автоматический выключатель на блок питания Sitop. К блоку питания подключается контроллер LOGO, оптический датчик (напряжение питания 24 В). При нажатии кнопку старт S1 через ее контакты проходит напряжение на дискретный вход контроллера I1, происходит запуск клеевой системы. При срабатывание оптического датчик на вход контроллера I3 подается сигнал с расходомера. В соответствии с алгоритмом работы происходит срабатывание выходных реле контроллера Q1 и Q2 которые в свою очередь подают напряжение на электромагнитную катушку и лампочку. При нажатии на кнопку стоп происходит остановка клеевой системы.
Рисунок 2.3.1 Электрическая схема 2.4 Описание электрической схемы и алгоритма работы системы
Рисунок 2.3.2 Алгоритм работы
Рисунок 2.3.4 Функциональная схема 2.5 Программа управления системой конвейерной линии Conbar
Программный код будем писать в программе LOGO Soft Comfort в соответствии с алгоритмом работы. При нажатии кнопки S1 происходит срабатывание контакта I1 и включается меркер М1. открывается клапан происходит запуск подачи карамели. Загорается световая сигнализация. (рис 2.5).
Рисунок 2.4.1 Запуск подачи карамели (a)
открывается клапан происходит запуск подачи карамели. Загорается световая сигнализация. (рис 2.6).
Рисунок 2.4.1 Запуск подачи карамели (б)
Сигнал с расходомера на вход контроллера I3 подается сигнал, который в свою очередь подает сигнал на счетчик количества литров. (рис 2.7).
Рисунок 2.4.2 Запуск счетчика подачи карамели
Требуемое количество литров устанавливаем в блоке счетчика
Рисунок 2.4.3 Счетчик С001
При достижение установленного значения карамели происходит отключение выхода Q1 и Q2, клапан подачи закрывается. Для остановки подачу карамели, необходимо нажать кнопку стоп. На вход контроллера Q2 поступит управляющий сигнал и подача прекратиться. Для сброса текущего значения необходимо нажать кнопку стоп в течении 2 секунд.
Рисунок 2.4.4 Сброс счетчика
3. Организационно-экономическая часть 3.1 Обоснование проектной разработки Целью данного дипломного проекта является разработка системы автоматического управления подачи карамели в миксер. Применение систем автоматического дозирования карамели в миксер позволяет увеличить точность дозирования и производительности. Для работы системы необходима система автоматизации, которая выполняет следующие функции: · автоматическое регулирование параметров, определяющих технологический режим работы отдельных сооружений и их экономичность; · автоматическое управление основными технологическими процессами в соответствии с заданным режимом, или по заданной программе; · автоматический контроль основных параметров, характеризующих режим работы технологического оборудования и его состояние. Контроллер системы поддерживает количество дозируемой карамели равной заданной и тем самым обеспечивает экономию. Для автоматизации сооружений с большим количеством объектов управления или технологических процессов с количеством логических операций свыше 20 целесообразно использовать микропроцессорные контроллеры вместо релейно-контактной аппаратуры. Применение микропроцессорных контроллеров является прогрессивным направлением развития автоматики. Программное изделие представляет собой особый товар, имеющий ряд характерных черт и особенностей, в числе которых специфика труда по созданию программы и определение цены. Контроллер «LOGO!» обеспечивает управление объектом или группой объектов, работающих независимо друг от друга или взаимосвязанных одной технологической системой, позволяет осуществлять логические зависимости программным путем без вмешательства в его устройство, а также менять программу в случае необходимости в процессе работы. Финансирование разработки, монтажа и программирования системы осуществляется из средств заказчика. Все работы по НИОКР выполняются в одном подразделении без привлечения сторонних специалистов. Общее руководство разработкой осуществляет начальник отдела. Организацию ОКР регламентирует ГОСТ 3.1102–92, следующие этапы ОКР: 1. Техническое задание. 2. Техническое предложение. 3. Эскизный проект. 4. Технический проект. Систему автоматизации вентиляции планируется разрабатывать группой разработчиков. 3.2 Расчет фонда оплаты работающих
Таблица 3.2.1 – основная ЗП персонала занимающегося разработкой АСУ
Размер фонда оплаты труда разработчика АСУ рассчитываем по формуле: ФОТ = ЗПпрям*(1+Кр/100), где Кр – районный коэффициент, % (принимаем 15%) ЗПпрям – прямая заработная плата, руб.; Для этого найдем прямую заработную плату по формуле: ЗПпрям = СР*Окл., где СР – полный срок разработки системы автоматизации, дней; Окл – оклад разработчика системы автоматизации, руб.; Результаты занесем в таблицу 3.2.1. Определение отчислений на социальные нужды (отчисления в пенсионный фонд РФ (20%), фонд социального страхования РФ (2,9%) и фонд обязательного медицинского страхования РФ (3,1%) по формуле: Отч = ФОТ*От/100, где От – общий размер отчислений, % Отч = 34863,64*26/100 = 9064,54 руб. Расчет накладных расходов, связанных с проектированием АСУ Накладные расходы составляют 35% от начисленного ФОТ и рассчитываются по формуле: Накл = ФОТ*0,35 Накл = 34863,64*0,35 = 12202,27 руб. Определение предпроизводственных затрат по формуле: Кпр = ФОТ + Отч + Накл Кпр = 34863,64 + 9064,54 + 12202,27 = 56130,45 руб.
3.3 Расчет расходов цеха №7 Таблица 3.2 - затраты на приобретение оборудования АСУ
Расходы по материальному обеспечению приведены в таблице 3.2. и составили: Смат = 13356 = 13356 руб. Транспортно-заготовительные расходы составляют 15% от стоимости оборудования: Стз = 0,15*13356 = 2003 руб. Основная заработная плата производственных рабочих находится по формуле: Роп = С*t, где С – часовая тарифная ставка, соответствующая разряду выполняемой работы, руб. t – время на выполнение операции, час. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.3
Таблица 3.3 – сводная ведомость определения расценки на создание АСУ
Расчет фонда премии ЗПпрем. (60% от ЗПпрям.) ЗПпрем. = 798,4*0,6 = 479,04 руб. Расчет фонда доплат ЗПдп. (8,3% от ЗПпрям.) ЗПдп. = 798,4*0,083 = 66,27 руб. Расчет фонда ЗП рабочих занятых монтажом оборудования находится по формуле: ЗПосн. = (ЗПпрям.+ ЗПпрем. + ЗПдп.)*Кр, где Кр – районный коэффициент – 1,15 ЗПосн. = (798,4 + 479,04 + 66,27)*1,15 = 1343,70 руб. Дополнительную заработную плату электромонтажников находим по формуле: ЗПдоп. = ЗПосн.*n\100, где n – принятый на предприятии процент дополнительной ЗП. Принимаем 15% ЗПдоп. = 1343,70*15\100 = 201,55 руб. Размер отчислений в социальные фонды рассчитаем по формуле: Отч = (ЗПосн. + ЗПдоп.)*Со\100, где Со – размер отчислений, % Отч = (1343,70 +201,55)*26\100 = 401,76 руб. Определение общепроизводственных расходов по формуле: ОпрР = ЗПосн.*Н\100, где Н – принятый на предприятии процент общепроизводственных расходов. Принимаем 112%. ОпрР = 1343,7*112\100 = 1504,94 руб. Определение общехозяйственных расходов по формуле: ОхозР = ЗПосн.*Y\100, где Y – принятый на предприятии процент общепроизводственных расходов. Принимаем 85%. ОхозР = 1343,7*85\100 = 1142,14 руб. 3.4 Расчет себестоимости объекта автоматизации Определение оптовой цены Цопт по формуле: Цопт = ΔК + П, где ΔК – себестоимость изделия; П – прибыль на единицу изделия; Себестоимость изделия: ΔК = 56130,45+60191,59+9203,49+1343,70+201,55+ +1504,94+1142,14=129717,86 руб. Определим величину прибыли по формуле: П=Рпр*Ссс\100, где Рпр – рентабельность продукции, принимаем 30%. П = 30*129717,86\100 = 38915,36 руб. Цопт = 129717,86 + 38915,36 = 168633,22 руб. Определение отпускной цены по формуле: Цотп = Цопт +НДС, где НДС = Сндс*Цопт\100, где Сндс – ставка НДС, принимаем 18%. НДС = 18*168633,22\100 = 30353,98 руб. Цотп = 168633,22 + 30353,98 = 198987,20 руб. 3.5 Подсчет экономии за счет внедрения системы автоматизации Экономия затрат в результате экономии электроэнергии: (ΔSпр) ΔSэл = ΔЭэл*Сэл, где ΔЭэл – экономия электроэнергии, кВт (5 кВт) Сэл – стоимость 1 кВт*ч. электроэнергии (3,58 руб. – Постановление ΔSэл = 5*3,58 = 17.9 руб. Экономия по фонду заработной платы ремонтников вследствие сокращения времени на ремонты (ΔSзпр).
ΔSзпр=Сч*ΔТ*К1*Кр*Котч., где
Сч – часовая тарифная ставка рабочего; ΔТ – снижение времени простоев по причине ремонта, 150 часов – экономия времени на ремонт за счет автоматизации управления; К1 – коэффициент, учитывающий премии и доплаты; принимаем 1,683 Кр – районный коэффициент; Котч. – коэффициент учитывающий отчисления на социальные нужды принимаем 1,26; ΔSзпр = 21,1*150*1,683*1,15*1,26 = 7718,38 Экономия расходов на ЗП и отчислений на социальные нужды в результате увеличения нормы обслуживания и условного высвобождения рабочих (ΔSзп) ΔSзп = Сч*Др*ΔЧ*К1*Кр*Котч, где ΔЧ – высвобождение рабочих, чел. (высвобождается 1 человек); Др – годовой фонд рабочего времени рабочего, час (1960 час); ΔSзп = 21,1*1960*1*1,683*1,15*1,26 = 201707,04 Определим экономию полученную в процессе внедрения АСУ по формуле: ΔS = ΔSэл + ΔSзпр + ΔSзп ΔS = 17,9 + 7718,38 + 101707,04 = 110195,42 руб. Определение годового экономического эффекта, полученного от внедрения АСУ в производство определим по формуле: Эг = ΔS – Ен*(ΔК + Кпр), где Ен – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, принимаем 0,2. Эг = 110195,42 – 0,2*(129717,86 + 56130,45) = 73025,76 руб. Срок окупаемости капитальных вложений определим по формуле: Тр = ΔК\ ΔS Тр = 129717,86\ 110195,42 = 1,18 года
3.6 Анализ экономической эффективности разработки
Применение систем автоматизации дозирования карамели в миксер необходимо так, как её использование приводит к экономии энергоресурсов и увеличения производительности. Расчеты, произведенные в экономической части дипломного проекта показывают, что в результате внедрения системы автоматизации годовой экономический эффект является положительным и составляет 73025,76 рублей. По сравнению с аналогичными разработками проектируемая система имеет большую надёжность за счёт применения микроконтроллера фирмы Siemens LOGO!. Микроконтроллер LOGO! имеет возможность расширения количество входов и выходов, что позволяет при расширении процесса автоматизации не заменять оборудование, а перепрограммировать контроллер. Это дает основание для вывода о том, что внедрение предлагаемой САУ с экономической точки зрения целесообразно. Окупаемость капитальных вложений составляет 1,18 года, что тоже соответствует условиям целесообразности внедрения.
4 Охрана труда Разрабатываемая в данном дипломном проекте система предусматривает работу оператора на сложной вычислительной техники, на территории предприятия, где на него будет действовать комплекс негативных факторов влияющих на здоровье и самочувствие. Основной задачей данного раздела является описание инструкций и правил, способствующих снижению или предотвращению их вредного воздействия на человека. Охрана труда – это система законодательных, социально - экономических, организационных, технических, санитарно-гигиенических мероприятий по созданию условий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Одной из важнейших характеристик условий труда является наличие опасных и вредных производственных факторов. Опасный производственный фактор может привести к случаю травматизма, к профессиональному заболеванию или к другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Создание безопасных условий труда, обеспечивающих оптимальные санитарно-гигиенические условия и исключающих травматизм, и профессиональные заболевания, является важной задачей общества. В РФ создана система охраны труда, включающая службы техники безопасности и промышленной санитарии по отраслям народного хозяйства, проектно-конструкторские организации, государственные органы технического надзора и различные НИИ. Основу этой системы составляют такие требования, как: внедрение новой безопасной техники, прогрессивных методов организации труда и технологии производства, комплексная механизация и автоматизация. Задача охраны труда – свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Реальные производственные условия характеризуются, как правило, наличием некоторых опасностей и вредностей.
4.1 Правовые и нормативно-технические основы Законодательную и правовую основу охраны труда составляют соответствующие законы и постановления, принятые представительными органами РФ, а также подзаконные акты, указы Президента, постановления Правительства РФ, местных органов власти и предписания специально уполномоченных органов. Существуют следующие законодательные акты по охране труда: – Главным законодательным актом является Конституция РФ (статьи 2, 7, 24, 37, 41, 42, 45, 60); – Трудовой кодекс РФ. Он был введен в действие с 1 февраля 2002 года. Устанавливает государственные гарантии трудовых прав и свобод граждан, создание благоприятных условий труда, обеспечивает защиту прав работников и работодателей. – Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20.06.97г., определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов. – Закон Белгородской области “Об охране труда” от 25.03.99г., определяющий систему управления охраной труда на территории Белгородской области. В соответствии с Постановлением Правительства № 399 от 23.05.2000 года «О нормативно-правовых актах, содержащих государственные нормативные требования по охране труда», охрана труда в РФ осуществляется в соответствии со следующими нормативно-техническими актами. Так как дипломный проект проводится с использованием компьютерной техники, необходимо включить в данный раздел: - СаНПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»; - СаНПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»; - СаНПиН 2.2.2.1332-03 «Гигиенические требования к организации работы на копировально-множительной технике»; - СаНПиН 2.2.0.555-96 «Гигиенические требования к условиям труда женщин»; - СанПиН 2.2.4.1329-03 «Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей»; - СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»; - СаНПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»; - ГОСТ Р 50948-96. «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности».
4.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов При организации условий труда необходимо учитывать воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов, которые могут привести к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья и заболеванию или снижению работоспособности. Вредные факторы - это факторы, воздействие которых на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности. Опасные факторы - это факторы, воздействие которых на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы: – физические; – химические; – биологические; – психофизические. Первые три группы включают воздействия, оказываемые производственной техникой и рабочей средой. Психофизиологические факторы характеризуют изменения состояния человека под влиянием тяжести и напряженности труда. Включение их в систему факторов производственной опасности обусловлено тем, что чрезмерные трудовые нагрузки в итоге могут также привести к заболеваниям. Один и тот же опасный и вредный производственный фактор по природе своего действия может относиться одновременно к различным группам, перечисленным выше. К физическим опасным и вредным факторам относятся: – повышенный уровень электромагнитных излучений; – повышенная напряженность электрического поля; – повышенная напряженность магнитного поля; – недостаточная освещенность рабочей зоны; – повышенная запыленность воздуха рабочей зоны; – повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; – повышенный уровень шума на рабочем месте; – повышенная или пониженная влажность воздуха. Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на следующие: – физические перегрузки; – нервно-психические перегрузки. Пыль является наиболее распространенным неблагоприятным фактором производственной среды, Многочисленные технологические процессы и операции в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве сопровождаются образованием и выделением пыли, ее воздействию могут подвергаться большие контингенты работающих. Основой проведения мероприятий по борьбе с вредными веществами является гигиеническое нормирование. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны установлены ГОСТ 12.1.005-10. Снижение уровня воздействия не работающих вредных веществ его полное устранение достигаете путем проведения технологических, санитарно-технических, лечебно-профилактических мероприятий, применением средств индивидуальной защиты. К технологическим мероприятиям относятся такие как внедрение непрерывных технологий, автоматизация и механизация производственных процессов, дистанционное управление, герметизация оборудования, замена опасных технологических процессов и операции менее опасными и безопасными. Санитарно-технические мероприятия: оборудование рабочих мест местной вытяжной вентиляцией или переносными местными отсосами, укрытие оборудования сплошными пыленепроницаемыми кожухами с эффективной аспирацией воздуха и др. Когда технологические, санитарно-технические меры не полностью исключают наличие вредных веществ в воздушной среде, отсутствуют методы и приборы для их контроля, проводятся лечебно-профилактические мероприятия: организация и проведение предварительных и периодических медицинских осмотров, дыхательной гимнастики, щелочных ингаляций, обеспечение лечебно-профилактическим питанием и молоком и др. Особое внимание в этих случаях должно уделяться применению средств индивидуальной защиты, прежде всего для защиты органов дыхания (фильтрующие и изолирующие противогазы, респираторы, защитные очки, специальная одежда). Биологические опасные и вредные производственные факторы включают биологические объекты: микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы, простейшие и др.) и продукты из жизнедеятельности. 4.2.1 Электромагнитное излучение Электромагнитным излучением называется излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды. Контакт с электромагнитными излучениями представляет серьезную опасность для человека. Многие полагают, что главная опасность, исходящая от монитора персонального компьютера – это рентгеновское излучение, вызываемого торможением электронного пучка. В действительности уровни рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, как правило, не превышают биологически опасный уровень. Главную опасность для пользователей представляют электромагнитное излучение монитора в диапазоне 20Гц–300Мгц, которое дают многочисленные катушки внутри монитора, и статический электрический заряд на экране. Электромагнитное излучение низкой частоты распространяется, в основном, в стороны и назад, поскольку экран его ослабляет. Этим объясняется правило организации рабочих мест: монитор соседа должен находиться на достаточном удалении. Уровень электромагнитных полей в зоне размещения пользователя обычно превышает биологически опасный уровень. Ситуация осложняется и тем, что органы чувств человека не воспринимают электромагнитные поля в рассматриваемом диапазоне частот, пользователь не может сам контролировать уровень излучения и оценить грозящую опасность. Степень воздействия электромагнитного излучения на человека зависит от интенсивности излучения, частоты и времени действия. Длительное воздействие на человека электромагнитных полей большой интенсивности вызывает достаточно сильное стрессовое состояние, повышенную утомляемость, сонливость, нарушение сна, головную боль, гипертонию, боли в области сердца. Воздействие полей сверхвысоких частот может вызвать изменение в крови, заболевание глаз (катаракта). Некоторые нарушения в организме, вызванные биологическим действием электромагнитных полей, способны накапливаться, но являются обратимыми, если прекратить контакт или уменьшить интенсивность излучения. Обратимость функциональных сдвигов зависит не только от указанных факторов, но и от индивидуальных особенностей организма. Исследования функционального состояния пользователя компьютера, первый этап которых завершен не так давно Центром электромагнитной безопасности, показали, что даже при кратковременной работе (45 минут) в организме пользователя под влиянием электромагнитного излучения монитора происходят значительные изменения гормонального состояния и специфические изменения биотоков мозга. Особенно ярко и устойчиво эти эффекты проявляются у женщин. Частое воздействие электромагнитного излучения мониторов приводит к аномальным исходам беременности. Заряд статического электричества, накапливаемый на стекле экране, также вредно влияет на здоровье. Для его снятия на экран наносят антистатическое покрытие, а раньше применялись те же защитные экраны. Человеческий глаз страдает и от солнечных зайчиков на экране компьютера. С бликами можно бороться с помощью специальных антирефлексных линз, вставляемыми в очки. Для обеспечения наиболее комфортной работы за компьютером длительное время необходимо применять мониторы с антибликовым покрытием. Такие покрытия есть у мониторов с трубками Trinitron, Sonictron, Diamondtron. Наиболее эффективная система защиты от излучений основана на принципе замкнутого металлического экрана. Этот физический принцип может быть реализован созданием дополнительного металлического внутреннего корпуса, замыкающегося на встроенный защитный экран. В результате таких мер электрическое и электростатическое поле удается понизить до фоновых значений уже на расстояние 5‑7 см от корпуса, а в сочетании с системой компенсации магнитного поля такая конструкция обеспечивает абсолютную безопасность для пользователя. Компьютеры должны удовлетворять требованиям ГОСТа по электрической, технической, механической, пожарной безопасности (ГОСТ Р 50377-92, 29216-91), по работоспособности в условиях радиопомех (ГОСТ Р 50628-93) и санитарно‑гигиеническим требованиям (шумы, рентгеновское, ультрафиолетовое, электромагнитное излучение). Отсутствие в России адекватных санитарно‑гигиенических требований к уровню электромагнитного излучения приводит к тому, что ни один сертификат, даже гигиенический, если он есть у продавца, не может гарантировать вам безопасность.
4.2.2 Освещенность Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Освещению следует уделять особое внимание, так как при работе с монитором наибольшее напряжение получают глаза. Естественное освещение - освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от времени дня, времени года, характера области и ряда других факторов. Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода, короткий световой день). Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, называется совмещенным освещением. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. Рабочее освещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее - освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или применительно к расположению оборудования. Комбинированное - освещение, при котором к общему добавляется местное освещение. При организации освещения необходимо иметь в виду, что увеличение уровня освещенности приводит к уменьшению контрастности изображения на дисплее. В таких случаях выбирают источники общего освещения по их яркости и спектральному составу излучения. Общая чувствительность зрительной системы увеличивается с увеличением уровня освещенности в помещении, но лишь до тех пор, пока увеличение освещенности не приводит к значительному уменьшению контраста. Рекомендуемые соотношения яркостей в поле зрения следующие: – между экраном и документом 1:5 - 1:10; – между экраном и поверхностью рабочего стола 1:5; – между экраном и клавиатурой, а также между клавиатурой и документом не более 1:3; – между экраном и окружающими поверхностями 1:3 - 1:10. Местное освещение на рабочих местах операторов обеспечивается светильниками, устанавливаемыми непосредственно на рабочем столе, или на вертикальных панелях специального оборудования с вмонтированными в него экранами видеотерминалов. Если рабочее место находится рядом с окном, необходимо избегать того, чтобы терминал был обращен в сторону окна. Избавиться от бликов можно с помощью оконных штор, занавесок или жалюзи, которые позволяют ограничивать световой поток, проходящий через окна. При выполнении работ категории высокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0,3…0,5мм) величина коэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1,5%, а при зрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения 0,5…1,0мм)КЕО должен быть не ниже 1,0%. В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочими поверхностями равномерно. Требования к освещенности в помещениях, где установлены компьютеры, следующие: при выполнении зрительныхработ высокой точности общая освещенность должна составлять 300лк, а комбинированная - 750лк; аналогичные требования при выполнении работ средней точности - 200 и 300лк соответственно. Неудовлетворительное освещение утомляет не только зрение, но и вызывает утомление всего организма в целом. Неправильное освещение часто является причиной травматизма (плохо освещенные опасные зоны, слепящие лампы и блики от них). Резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих, а также вызывают потерю чувствительности глазных нервов, что приводит к резкому ухудшению зрения.
4.2.3 Микроклимат Значительным физическим фактором является микроклимат рабочей зоны, особенно температура и влажность воздуха. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывает большое влияние на работоспособность оператора. Увеличивается время реакции оператора ЭВМ, нарушается координация движений, резко увеличивается число ошибочных действий. Высокая температура на рабочем месте оператора отрицательно влияет на психологические функции: понижается внимание, уменьшается объем оперативной памяти, снижается способность к ассоциациям. Таблица 4.1 Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха
Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственного помещения в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 приведены в таблице 4.1. В кабинете оператора относительная влажность составляет 45-57 %, при температуре 20-25ºС. Скорость движения воздуха не большая и не превышает нормы. Отдел оборудован системами отопления и кондиционирования воздуха. Системы отопления и системы кондиционирования установлены так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не отличается более чем на 2 градусов. Содержание вредных химических веществ в производственных помещениях, работа на ПК в которых является основной, не должно превышать «Предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных местах». Для обеспечения оптимального микроклимата проводятся следующие мероприятия: создание приточно-вытяжной вентиляции в учреждении, проведение водяного отопления, применение систем кондиционирования.
4.2.4 Электробезопасность Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока, электрической дуги, электромагнитных полей проявляются в виде электротравм и профессиональных заболеваний. Степень опасного и вредного воздействий на человека электрического тока, электрической дуги, электромагнитных полей зависит от: – рода и величины напряжения и тока; – частоты электрического тока; – пути прохождения тока через тело человека; – продолжительности воздействия на организм человека; условий внешней среды. В помещении, оборудованном электроприборами, основными техническими средствами, обеспечивающими безопасность работ, являются: заземление; зануление; отключение. Защитным заземлением называется намеренное соединение нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с заземляющим устройством. Занулением называется намеренное соединение нетоковедущих частей, которые случайно могут оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом. Защитный эффект зануления заключается в уменьшении длительности замыкания на корпус, а, следовательно, в сокращении времени воздействия электрического тока на человека. Защитное отключение - система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения электрическим током. Для участка персональных компьютеров наиболее приемлемым вариантом является защитное заземление, т.к. корпуса компьютеров и периферии обычно выполнены не из токопроводящих материалов, а также имеются специальные клеммы для подключения заземления.
4.2.5 Пожарная безопасность Противопожарная защита - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение предотвращения пожара, ограничение его распространения, а также создания условий для успешного тушения пожара. Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Профилактические методы борьбы с пожарами на участке ПЭВМ предусматривают: – организационные - правильное содержание помещений, противопожарный инструктаж и т. д.; – технические - соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании помещений, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения; – режимные - запрещение курения на территории нефтебазы т.д.; – эксплуатационные - своевременные профилактические осмотры, ремонты оборудования. Обязательно должна быть предусмотрена безопасная эвакуацию людей на случай возникновения пожара. Должен быть предусмотрен план эвакуации в случае пожара. В соответствии с СНиП 2.01.02-85 число эвакуационных выходов из зданий, помещений должно составлять не менее двух. На предприятии должны находится аппараты пожаротушения: – стационарные установки; – огнетушители (ручные до 10 л. и передвижные или стационарные объемом свыше 25 л.). Стационарные установки предназначены для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения без участия людей. Их монтируют в зданиях и сооружениях, а также для защиты наружных технологических установок. По применяемым огнетушащим средствам их подразделяют на водные, пенные, газовые, порошковые и паровые. Стационарные установки могут быть автоматическими и ручными с дистанционным пуском. Огнетушители подразделяют на жидкостные, углекислотные, химические, воздушно–пенные, порошковые и комбинированные. Для тушения пожаров электроустановок, находящихся под напряжением необходимо выбрать химические и углекислотные огнетушители. Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службы пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Кроме того, они могут самостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, когда пожар не достиг больших размеров. 4.2.6 Шум на рабочем месте Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления: раздражительность, головные боли, головокружение, снижение остроты зрения, слуха; повышения кровяное давление; понижение внимания. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем, что приводит к заболеваниям сердца и повышенной нервозности. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ] на слух человека приводит к его частичной или полной потере. Уровень шума на рабочем месте программистов и операторов не должен превышать 50дБ, а в залах обработки информации на вычислительных машинах - 65дБ. На рабочих местах программистов информационного отдела «Стойленкой Нивы» шум в рабочих кабинетах создается внутренними источниками: техническими средствами, преобразователями напряжения, устройствами кондиционирования воздуха и другим оборудованием, а также шумом, проникающим в помещение извне. Значение шума колеблется на уровне от 10 до 45 дБ. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, облицовываются звукопоглощающими материалами.
4.2.7 Психофизиологические факторы При изучении операторской деятельности особое внимание уделяется выявлению и изучению факторов, влияющих на ее эффективность. К таким факторам относятся психофизиологические факторы: физические перегрузки (статические и динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, монотонность труда, перенапряжение анализаторов, эмоциональные перегрузки). При умственной работе изменяются обменные процессы, не выше 10-15%. При умственной работе требуется значительное нервно-эмоциональное напряжение, при этом возможны значительные изменения кровяного давления, пульса, повышение уровня сахара в крови. Характеризуя изменения состояния человека при умственной работе, можно констатировать, что качественные изменения при всех видах работ одинаково. Различны лишь интенсивность процессов и изменения показателей деятельности. Различают быстрое утомление и медленное. Быстрое утомление наступает в результате большой физической работы и напряжения. Медленное утомление характеризуется снижением работоспособности в результате чрезмерно длительной и монотонной работы. Различают два вида монотонности: за счет информационной перегрузки одних и тех же нервных центров в результате поступления большого объема одинаковых сигналов при многократном повторении и единообразных движений; из-за постоянства информации и недостатке новой информации. Меры по снижению влияния монотонности: каждая операция должна быть содержательной, ее длительность должна быть не менее 30 сек. Число элементов операций должно быть не менее 5; осуществлять перевод персонала с одной операции на другую; необходимо применять оптимальные режимы труда и отдыха в течение рабочего дня; соблюдать эстетичность производства.
4.3 Расчет искусственного освещения Основным документом при выборе систем освещения является СНиП 11-4-79 «Естественное и искусственное освещение». Произведем расчет равномерного искусственного освещения для комнаты ширина, которой 5.1 м, длина 3.2 м, высота – 2.5, в которой освещенность должна быть равной 300 лк (см. ГОСТ 12.1.046 - 85). Потому что работу оператора можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк; В качестве источников света при искусственном освещении должны применятся преимущественно люминесцентные лампы (ЛЛ), которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества: по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету; обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания); более длительный срок службы. Для расчета будем использовать метод светового потока. Этот метод позволяет обеспечить среднюю освещенность поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и отраженных потоков света. Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:
где F - рассчитываемый световой поток, Лм; Е - нормированная минимальная освещенность Е = 300Лк; S - площадь освещаемого помещения; Z - отношение средней освещенности к минимальной (при освещении линиями люминесцентных светильников Z = 1,1); К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1,25); n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)) Выберем из таблицы коэффициент использования светового потока по следующим данным: – коэффициент отражения побелённого потолка Pп=70%; – коэффициент отражения от стен, окрашенных в светлую краску Pc =50%; Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле (СНиП 23-5-95):
где S - площадь помещения; h – расчетная высота; h = H - hc –hг, м (H – высота помещения, м; hс – высота от светильника до потолка, м; hг – высота до освещаемой горизонтальной поверхности от пола, м). A - длина помещения, А = 3,2 м; В – ширина помещения, В = 5,1 м.
Подставив значения получим:
Зная индекс помещения I, находим n = 0,44 Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:
Наиболее приемлемыми для помещения ВЦ являются люминесцентные лампы ЛБ (белого света) или ЛТБ (тёпло-белого света), мощностью 20, 40 или 80 Вт. Световой поток одной лампы ЛТБ40 составляет F 1=3100 лм. Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:
где N - определяемое число ламп; F - световой поток, F = 15300 Лм; Fл - световой поток лампы, Fл = 3100 Лм. N=15300/3100=5 Таким образом, необходимо установить 5 ламп ЛТБ40. Электрическая мощность всей осветительной системы вычисляется по формуле:
где P1 – мощность одной лампы = 40 Вт, N – число ламп = 5.
На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что для обеспечения нормальных условий работы оператора, в соответствии с нормативными требованиями, необходимо использовать данное число светильников указанной мощности для освещения рабочего помещения.
4.3 Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды. АПК «Стойленская Нивы» не является источником загрязнения окружающей среды опасными или токсичными отходами. Основными видами отходов является сточные воды бытового свойства – это воды, использованные на бытовые нужды и загрязнённые различными примесями и отходы от продуктов – это мешки, пакеты и бутылки, содержащие продукты питания. Бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений) образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей. Минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворенного вещества - 5 %, суспензии - 5 %, коллоиды - 2 % и растворимые вещества - 30 %. Для отведения бытовых сточных вод от санитарно-технических приборов (унитазов и умывальников) в АПК «Стойленская Нива» спроектирована бытовая система внутренней канализации. Разрабатываемый Web-сайт по реализации готовой продукции функционирует на основе человеко-машинной деятельности и предполагает в основном работу на ЭВМ программиста информационного отдела. Работа на ЭВМ влечёт за собой: умственное и психоэмоциональное напряжение; напряжение органов зрения; вынужденную позу. Поэтому у людей, интенсивно работающих за компьютером, довольно часто возникают: головные боли, усталость глаз, общее утомление. Причём на первый план выходят симптомы зрительного напряжения и перенапряжения, затем усталость, боли в группах мышц, связанных с поддержанием вынужденной позы. Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей, на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы. Продолжительность непрерывной работы с ЭВМ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов. При восьмичасовой рабочей смене и работе на ЭВМ регламентированные перерывы следует устанавливать через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый. В случаях возникновения у работающих с ЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ЭВМ коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ЭВМ. Для снятия умственного и физического напряжения, и усталости глаз, при интенсивной работе за компьютером необходимо делать перерывы по 5 – 10 минут каждый час работы или 15 – 20 минут каждые два часа работы. Время перерывов целесообразно использовать для активного отдыха и гимнастики для глаз. Продолжительность непрерывной работы с ПК без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часа. Для выполнения вышеуказанных требований предприятия и организации обязаны проводить соответствующие мероприятия по охране труда работающих с ЭВМ. С целью создания нормальных условий для персонала установлены нормы производственного микроклимата. Для обеспечения требуемой этими нормами температуры в тёплое время года предусматривается кондиционирование помещений для работы с ЭВМ (как естественное, так и принудительное), а в холодное время года – обязательный обогрев производственных помещений и кабинетов до требуемых значений. Здесь же следует учесть, что при кондиционировании воздуха в подобных помещениях не должны превышаться нормы скорости движения воздуха. Воздух, используемый для вентиляции машинных залов, должен очищаться от пыли. Дополнительной мерой защиты от пыли является проводимая ежедневно влажная уборка. Для обеспечения нормальной освещенности используют (дополнительно к естественному) ещё и искусственное освещение, которое может быть и комбинированным. Для исключения засветки экрана дисплея прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Шум от источников аэродинамического шума можно уменьшить применением виброизолирующих прокладок, устанавливаемых между основанием машины, прибора и опорной поверхностью. Выводы: В разделе «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды» рассмотрены и изучены опасные и вредные производственные факторы, степень их воздействия на работающих, созданы технические средства защиты, устраняющие или уменьшающие воздействие на работающих этих факторов окружающей среды, предупреждены несчастные случаи, созданы высокопроизводительные, здоровые и безопасные условия труда с персональными компьютерами, были изучены вредные и опасные факторы, которые непосредственно влияют на деятельность оператора. Имеющийся в настоящее время в нашей стране комплекс разработанных организационных мероприяти
|
, (4.1)
, (4.2)
Лм.
, (4.3)
, Вт, (4.4)
Вт.
