автоматизация_процесса_первой_стадии_нейтрализации_фосфорной_кис. 1 Постановка задачи

• Название: 1 Постановка задачи
• Дата: 25.05.2023
• Размер: 4.09 Mb.
• Имя файла: автоматизация_процесса_первой_стадии_нейтрализации_фосфорной_кис.doc
• Тип: Реферат; #1158325
• страница: 5 из 7

Подставляя, имеем





Произведем обратное преобразование Лапласа от полученного выражения для единичного ступенчатого воздействия.

Построим график переходного процесса, представленный на рисунке 33.



Рисунок 33 - Переходный процесс скорректированной системы

Как видно из графика, время переходного процесса t_р = 8,61 с, перерегулирование  = 36,5 %.

Разработанная система была синтезирована согласно требованиям технического задания. Был применен способ коррекции, приводящий систему к заданным показателям качества. Оценка показателей устойчивости скорректированной системы показала, что разработанная САУ имеет запас устойчивости по фазе 170, тогда как удовлетворительным считается запас по фазе не менее 3060. Анализ запаса устойчивости по амплитуде показал, что система имеет запас устойчивости по амплитуде равный 70дБ.

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТА
В последние годы быстрыми темпами развиваются электронные системы, используемые на автомобиле. Совершенствование таких систем привело к возникновению новой области техники - автомобильной электроники.

Большие возможности вычислительной техники и умение их использовать широкими кругами населения привели к тому, что во многих странах автомобиль без электронных систем стал неконкурентоспособным. Потребителю он кажется архаичным, не соответствующим современному развитию техники. Поэтому требование использования электронных систем можно рассматривать не как преходящую моду, а как следствие научно-технического прогресса.

Согласно последним данным федерального бюро статистики Германии, более 40 процентов автомобильных аварий со смертельным исходом происходят ночью, несмотря на то, что в это время суток загруженность дорог на 80 процентов меньше, чем днем. И это неудивительно.  Визуально водитель воспринимает 90 процентов всей необходимой дорожной информации. Научные исследования показали, что этот показатель снижается до 4-процентного уровня в условиях плохой видимости в ночное время суток.  САР освещения дороги автомобилем (СОД),которая является целью дипломного проекта, повышает безопасность в условиях плохой видимости, особенно осенью и зимой.


Разработанная в рамках дипломного проекта система автоматизации первой стадии нейтрализации предназначена для использования в химической промышленности.

Согласно последним результатам анализа существующих в настоящее время тенденций развития производства сложных удобрений спрос на комплексные удобрения на основе ЭФК (МАР – аммофос и DAP –диаммонийфосфат) ежегодно растет на 2,7-3,8 % в год. Согласно экспертным оценкам производство DAP (во всем мире) должно увеличиться от 25,5 млн.т в 2003 году до 33,5 млн.т в 2013 году, притом что выпуск аммофоса составит 17,7 млн.т (2013 год) против 13,5 млн.т в 2003 году.

Таким образом, объем производства диаммонийфосфата в мире в последние годы значительно превышает выпуск аммофоса (в отличие от России, где объемы производства аммофоса примерно в два раза превышают объемы диаммонийфосфата), что связано с более сбалансированным соотношением азота и фосфора.

Диаммонийфосфат обладает хорошими физико-механическими свойствами, не слеживается при хранении и пригоден для транспортировки насыпью. Кроме того, являясь менее физиологически кислым удобрением, чем аммофос, ДАФ может быть более пригоден для использования на кислых почвах Нечерноземной зоны.

Следовательно, перспективы увеличения объемов выпуска диаммонийфосфата на ООО «Балаковские минеральные удобрения» базируются на следующих факторах:

- интенсификация производства (увеличение производительности технологических линий);

- возможность перехода от одной марки продукта к другой в соответствии с требованиями рынка.

Установка системы автоматического регулирования величины pH могли повысить конкурентно способность производителей, как на внутреннем рынке, так и на международной арене.


Задача определения технико-экономической эффективности автоматизации является частью общей задачи определения эффективности капиталовложений и новой техники.

Экономическая эффективность должна определяться на всех стадиях проектирования. При определении реальной экономии от внедрения автоматизации на производстве для сравнения принимается тоже производство до внедрения автоматизации. При этом экономическое обоснование варианта автоматизации должно содержать анализ всех составляющих экономического эффекта от её внедрения. После этого определяются показатели эффективности и делаются окончательные выводы об экономической эффективности сравниваемых вариантов.

Целью технико-экономического обоснования внедрения СА процесса измельчения является количественное и качественное доказательство экономической целесообразности создания или развития системы автоматизации, а также определение организационно-экономических условий ее эффективного функционирования.

Содержание технико-экономического обоснования СА заключается в следующем:

1. 
   доказать целесообразность создания или развития СА на основе анализа треугольного графа развития больших систем: социальная потребность – экономическая целесообразность – технические, математические, информационные и организационные возможности (качественная составляющая оценки эффективности создания или развития СА);
   
2. 
   на основе расчетов технико-экономических показателей, характеризующих результаты функционирования создаваемой СА, и сравнения их с сопоставимыми показателями варианта, выбранного за базу для сравнения (аналога), дать количественную оценку экономической целесообразности создания или развития СА (количественная составляющая оценки эффективности создания или развития СА);
   
3. 
   рассчитать и проанализировать по отдельным статьям затраты, необходимые для создания или развития АС; показать распределение затрат по компонентам автоматизированной системы и моментам их осуществления в процессе ее создания и функционирования, определить источники финансирования работ по созданию или развитию АС;
   
4. 
   сопоставить затраты на создание и функционирование СА с результатами, получаемыми в ней; определить условия и сроки окупаемости затрат; оценить величину прибыли предприятия.
   

В данной работе рассматривается экономический эффект от внедрения автоматизированной системы управления процессом измельчения, включающей в свой состав 10 рассматриваемых контуров стабилизации технологических параметров.
3.2 Критерии качества комплекса программ
Критерии качества комплекса программ представляют собой измеряемые численные показатели в виде некоторой целевой функции, характеризующие степень выполнения программами своего назначения. В зависимости от этапа в жизненном цикле программы, от задачи использования и целей анализа, от характеристики внешних условий и т. д. доминирующим становится один из нескольких критериев.

Качественные характеристики комплекса программ делятся на основные критерии (показатели) качества и факторы или параметры, влияющие на их значения. Приведенное в таблице 3.1 разделение на критерии и факторы, определяющие качество программ, предназначено для того, чтобы выделить минимальное количество показателей, которые чаще всего целесообразно анализировать как наиболее важные характеристики качества комплекса программ. Для каждого этапа жизненного цикла выделено 3 - 4 доминирующих критерия качества, а также 6 - 7 факторов, от которых они в наибольшей степени зависят. Деление на критерии и факторы является условным и может изменяться в зависимости от целей анализа.

Предельные значения качества определяются экономическими факторами и техническими ограничениями. Реальные значения показателей качества могут поэтапно уточняться в процессе создания и эксплуатации программ. На первом этапе формирования технического задания и спецификаций на комплекс программ выявляются доминирующие показатели, устанавливается относительная важность каждого из показателей и строится обобщенная функция качества. По мере создания комплекса программ после завершения отладки и проведения испытаний уточняется достигнутое реальное значение каждого из показателей и обобщенной функции качества всего комплекса. Показатели качества могут определяться в процессе эксплуатации, в результате чего обеспечивается долгосрочная перспектива объективного измерения и повышения качества программ. На каждом этапе жизненного цикла можно выделить важнейший доминирующий критерий качества и основные потребляемые ресурсы, которые значительно отличаются от соответствующих показателей на других этапах.

Критерии качества этапа проектирования (см. Таблица 3.1) включают прежде всего сложность создания комплекса программ и проверки его адекватности поставленным целям. Сложность разработки зависит от исходной задачи и используемых алгоритмов, от структуры данных, программных модулей и комплекса программ в целом и т.д. Хотя сложные при проектировании программы чаще всего характеризуются высокой сложностью функционирования, встречаются программы, которые весьма сложны при разработке, однако относительно просто эксплуатируются.
Таблица 3.1 – Критерии качества и определяющие их факторы на основных этапах жизненного цикла АПС

Этапы	Проектирование	Эксплуатация	Сопровождение
Основные критерии качества АПС	Сложность создания программы Корректность программы Трудоемкость разработки программы	Функциональная сложность АПС Надежность функционирования Эффективность использования ресурсов ВС Объем исходных и результирующих данных	Способность к модернизации программ Мобильность программы относительно ВС Трудоемкость изучения и модификации АПС
Основные факторы, определяю-щие качество	1.Структурная упорядоченность данных Степень стандартизации структуры модулей и переменных Документирован-ность компонент АПС Методическая обеспеченность технологии проектирования Степень комплексной автоматизации технологии проектирования Уровень языков	Корректность постановки задачи Полнота и точность спецификаций Уровень языков программирования Полнота тестирования программ Степень помехозащищенности программы Документированность для эксплуатации	Структурная упорядоченность АПС и данных Степень стандартизации структуры модулей и переменных Документированность для модификации Уровень языка программирования Степень комплексной автоматизации технологии проектирования

Корректность программ и степень адекватности их функциональных возможностей поставленным целям и техническим заданиям является важнейшим критерием в процессе разработки и испытаний комплексов программ. Для формализации этого критерия используются понятия и формализованные характеристики эталона, которому должна соответствовать программа. Эти характеристики определяются техническим заданием на комплекс программ и спецификациями на его компоненты.

На этапе проектирования основные затраты составляет трудоемкость создания программ заданной сложности и корректности. Трудоемкость зависит от квалификации специалистов, технологии проектирования, степени автоматизации разработки и испытаний и т.д.

Выделенные факторы (см. Таблица 3.1), определяющие качество проектирования программ, можно разделить на группы структурного проектирования (см. Таблица 3.1 п.1-3), технологического обеспечения (см. Таблица 3.1 п.4-6) и организационно-человеческие факторы (см. Таблица 3.1 п.7). Последняя группа факторов, учитывающая количество и квалификацию специалистов, структуру и организационное взаимодействие в коллективе и т.д., наиболее сложна для измерений.

Критерии качества этапа эксплуатации. В процессе эксплуатации комплекса программ важнейшим критерием качества является его функциональная сложность, разнообразие и полнота решения целевых задач. Сложность программ в процессе эксплуатации проявляется в разнообразии и диапазоне изменения различных результатов на выходе программ с учетом разнообразия входных данных.

Для многих комплексов программ важнейшим эксплуатационным критерием качества является надежность (безотказность) функционирования. Этот показатель характеризует относительную длительность получения корректных (достоверных) результатов или вероятность правильных (не искаженных) выходных данных.

Основные затраты при эксплуатации комплексов программ состоят в использовании ресурсов памяти и производительности вычислительных систем, на которых реализуются программы. С этой стороны качество программ характеризуется степенью или эффективностью использования ресурсов ВС.

Качество комплексов программ по внешним связям и взаимодействию с абонентами можно характеризовать объемом исходных и результирующих данных. Состав, сложность структуры и количества данных, которыми обменивается комплекс программ с внешней средой, в некоторой степени характеризуют его функциональную сложность, однако их целесообразнее рассматривать как самостоятельный критерий качества.

Критерии качества этапа сопровождения близки по содержанию к критериям этапа проектирования. Однако имеются значительные особенности, влияющие на качество программ с позиции их развития и модификации. Способность к модернизации комплексов программ определяется четкостью их структурного построения и структурой межмодульных связей. Кроме того, на этот критерий влияет метод распределения ресурсов ВС и наличия резервов для развития программ.

Мобильность комплексов программ относительно изменения типа, структуры и системы команд вычислительной машины характеризует возможность сохранения и эффективного использования эксплуатируемых программ в процессе развития аппаратуры ЭВМ. Трудоемкость переноса программ с одних технических средств на другие зависит от специфических различий этих средств (емкость памяти, структура команд и т.д.), а также от структуры комплекса программ, степени стандартизации языка программирования и автоматизации технологии проектирования и т.д.

Трудоемкость изучения и модификации программ при сопровождении определяется степенью документированности комплекса программ и его структурным построением, уровнем языка программирования и некоторыми другими факторами. Этот критерий в значительной степени влияет на длительность жизненного цикла комплекса программ.

Заключая обзор основных критериев качества комплексов программ и влияющих на них факторов, следует выделить особо временные показатели жизненного цикла программ: длительность проектирования, продолжительность эксплуатации очередной версии и длительность проведения каждой модификации. В ряде случаев продолжительность проведения этих работ может быть более важным критерием, чем трудоемкость.

7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Охрана труда
Охрана труда представляет собой систему законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Любая деятельность потенциально опасна, поэтому необходимо обеспечить безопасность производственного оборудования, условия труда. В данном разделе дипломного проекта рассмотрены обоснование и выбор принципов, методов и средств защиты или уменьшения воздействия их на работника.

Внедрение проектируемой системы управления технологическим процессом нейтрализации позволяет автоматизировать процесс получения пульпы фосфорной кислоты с заданным уровнем pH и тем самым повысить безопасность на предприятии и снизить вероятность аварий, либо несчастных случаев.

Потенциальные опасности, связанные с технологическим процессом создают:

- наличие фосфорной кислоты и аммиака;

- наличие высокой температуры и испарений на реакторе;

- наличие шумов.

Опасность существует непрерывно во время работы технологической линии. Последствия возможного воздействия этой опасности на обслуживающий персонал – механические травмы, при получении которых возможна частичная или полная утрата трудоспособности, смертельный исход.

Все рабочие и инженерно-технические работники предприятий должны выполнять определенную конкретную работу по созданию на производстве здоровых и безопасных условий труда. Объем этой работы определяется должностной инструкцией и инструкцией по технике безопасности, пожарной безопасности и производственной санитарии для каждого рабочего места. Основные обязанности по обеспечению техники безопасности на производстве возлагаются на начальников смен, механиков и других инженерно-технических работников. Эти работники проводят своевременный ремонт оборудования; организуют обучение персонала; обеспечивают трудящихся необходимыми индивидуальными средствами защиты (противогазы).

Согласно «Типовые отраслевые нормы» (ТОН) т 4, п.1305; т.4 п.3871 - Для исключения непосредственного контакта с кислотой, пульпой обслуживающий и ремонтный персонал должен пользоваться спецодеждой из кислотостойких материалов (суконный костюм, кислото-защитный костюм из прорезиненной ткани), защитными очками или щитками, резиновыми перчатками и резиновыми сапогами. Для защиты головы от травм используются защитные каски.
7.2 Промышленная безопасность
7.2.1 Микроклимат производственной среды. Узел нейтрализации расположен на открытой площадке вне помещения; пульт оператора расположены в сухом помещении. Допустимые нормы температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха в теплый период года составляет 23-25⁰ С при влажности 40-60% и скорости воздуха не более 0,1 м/с, в холодный и переходный периоды года понижение температуры должно быть не ниже 15⁰С.

Воздействия вредных факторов на работающих заключается в попадании «острого пара» на кожу, получение травм от воздействия кислоты, отравление аммиаком, получение термических ожогов от прикосновения к горячим поверхностя.

Основными вредностями являются постоянное просачивание аммиака из аппарата ввиду высокого давления. Во всех отделениях имеются неблагоприятные метеорологические условия из-за выделения больших избытков тепла. Кроме того, пары образуются при химической реакции кислоты с аммиаком.

В отделениях рабочие должны быть снабжены фильтрующими противогазами марки КД, БКФ, М, ВВ2,КК2, КД2 на коробках противогазов должны быть дополнительные гопкалитовые патроны.

Основными мерами предупреждения газовыделений является применение соединений, вентилей, задвижек, прокладок из металла и прокладок из мягких материалов. Для обеспечения более комфортных условий труда и уменьшения влияния вредных факторов установлена кабина оператора производственной линии (аппаратчика) в цеху, в которую сведены все приборы контроля и управления.

Из условия, что до 80% рабочего времени аппаратчик будет находиться в специально оборудованном помещении, основная работа производится сидя и не требует физического напряжения (расход энергии составляет до 120 ккал/ч), то данный тип работ относится к категории работ легкая-1а.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88-«Микроклимат» оптимальная температура производственного помещения являются 22-24⁰С – в холодный и переходный периоды года и 23-25⁰С – в теплый период года. Влажность воздуха при этом должна составлять 58%. Согласно СНиП2.09. 04-87 - Предельно допустимая концентрация NH₃ в воздухе рабочей зоны – 20 мг/м³.

Допустимыми параметрами температуры являются 18⁰С, влажность воздуха при этом должна составлять 39%. Скорость движения воздуха – не более 0,1 м/с.

Соблюдаемый в помещении тепловой режим соответствует оптимальным нормам, задаваемым ГОСТ 12.1.005-88-«Микроклимот», как для холодного, так и для теплого времени года.

7.2.3 Освещенность. Необходимое условие хорошей работы – освещение. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность. Нормирование естественного и искусственного освещения осуществляется СНиП 23-05-95 в зависимости от характера зрительной работы.

Рабочее освещение цеха – искусственное и естественное, аварийное – искусственное. Искусственное освещение в обоих случаях общее, обеспеченное светильниками, размещенными в верхней части цеха равномерно.

В кабине операторов рабочее освещение обеспечивается люминесцентными лампами, расположенными в верхней части кабины, разряд зрительной работы – IV, норма освещенности равна 300 лК. При люминесценции электрическая энергия превращается в световое излучение, минуя стадию перехода в тепловое излучение.

Разряд зрительной работы непосредственно в цехе на участке узла нейтрализации – VIII, к которому относят рассматривание предметов более 5 мм. Норма освещенности равна 200лК, а коэффициент естественного освещения–1.8.

Наименьшая освещенность – освещенность при аварийных режимах составляет 5% от нормируемой освещенности, но не менее 2 лК.

Произведем расчет искусственного освещения кабины оператора.

Расчет системы освещения производится методом коэффициента использования светового потока, который выражается отношением светового потока, падающего на расчет­ную поверхность, к суммарному потоку всех ламп.

Размещение светильников определяется следующими размерами:

•