- •1. Технологическая часть
- •1.1 Анализ объекта модернизации
- •1.2 Анализ существующей системы управления привода подачи
- •1.3 Анализ современных систем автоматического управления
- •1.4 Обоснование вариантов решения задачи модернизации
- •1.5 Постановка задачи на проектирование
- •2. Расчетно-конструкторская часть
- •2.1 Расчет требуемой мощности и выбор эд подач
- •2.3 Расчет и выбор датчика линейного перемещения
- •2.3.1 Расчет датчика линейного перемещения
- •2.3.2 Выбор датчика линейного перемещения
- •2.4 Моделирование привода подачи
- •2.4.1 Обоснование метода моделирования
- •2.4.2 Системы управления электроприводом
- •2.4.3 Математическая модель сау
- •3.1 Назначение системы управления электроприводом станка
- •3.2 Конфигурирование системы управления станка
- •3.2.1 Выбор системы управления sinumerik
- •3.2.2 Выбор панели оператора, кнопочной панели и ручного пульта
- •3.2.3 Выбор sinumerik pcu
- •3.2.4 Описание контроллера simatic s7
- •3.2.5 Выбор преобразователя simodrive 611
- •3.2.6 Разработка интерфейса системы управления приводом подачи
- •3.4.1 Разработка алгоритма управления
- •4. Технико-экономическое обоснование
- •4.1 Сущность и актуальность проведения модернизации токарного станка
- •4.2 Анализ базовой и новой системы электропривода станка
- •4.3 Исходные данные для экономических расчетов к дипломному проекту
- •4.5 Расчет и сопоставление эксплуатационных затрат
- •4.6 Расчет эффективности проектируемой системы
- •5. Охрана труда
- •5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов
- •5.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда
- •5.3 Расчет защитного заземления
- •6. Гражданская оборона
5.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда
Требования к системе управления, анализ возможных аварийных ситуаций.
Применение в промышленности автоматизированных систем управления, изменяет содержание работ человека, сокращает ручной труд, улучшает условия труда, повышает качество изготавливаемых деталей, а также высвобождает значительное количество рабочих. Автоматизированные установки снижают травматизм на предприятиях. Но при их работе возможно воздействие на работающих физически опасного производственного фактора – подвижных устройств и передвигающегося материала (осуществляется вращение трубы и подача резака).
Основными причинами воздействия на работающих опасных производственных факторов при использовании автоматизированных систем могут быть:
непредусмотренные движения исполнительных устройств во время обучения или при наладке, регулировании, ремонте;
авария на обслуживаемом участке (отказ системы управления или технологического оборудования, совместно с которым она работает);
ошибочные (непреднамеренные) действия оператора при наладке, ремонте или во время работы станка в автоматическом режиме;
нарушение условий эксплуатации автоматизированного участка;
нарушения требований эргономики и безопасности труда при организации автоматизированного участка.
Требования к системе управления, обеспечивающие безопасность условий труда за счет следующих мероприятий:
управление работой с центрального пульта находящегося за пределами зоны ограждения;
ограждение опасной зоны;
оптимальные условия труда на пультах;
планировка, обеспечивающая свободный проход;
сигнализация (звуковая и световая);
предусмотрены блокировки.
Исключающие возможность ведения операций при правильном положении заготовки, недопускающие выполнение следующего цикла до окончания предыдущего, недопускающие самовольного перемещения рабочих устройств, отключающую установку при открытии ограждения, обеспечивающее удержание заготовки и инструмента в случае неожиданного прекращения подачи электроэнергии, воздуха и т.п.
Особое внимание в автоматизированных производствах, а также при использовании роботов и манипуляторов должно уделяться обеспечению безопасных условий труда при проведении ремонтных и наладочных работ.
Для периодической смены инструмента, регулировки и подналадки станков и автоматов, их смазывания и чистки, а также мелкого ремонта в цикле работы должно быть предусмотрено специальное время. Все перечисленные работы должны выполняться на обесточенном оборудовании.
Планировка технологических участков должна обеспечивать удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному технологическому оборудованию и органам аварийного отключения и управления промышленного роботами. При планировке участков необходимо исключить пересечение трасс следования оператора и исполнительных устройств промышленных роботов и обеспечивать свободу перемещения обслуживающего персонала, сведя до минимума возможность появления посторонних лиц.
Вход в зону ограждения следует блокировать с системой управления. Блокировка должна отключать установку, работающую в автоматическом режиме, при входе человека в зону ограждения. Конструкция ограждения не должна затруднять проведение визуального контроля оператором за работой участка.
Условия труда за пультом управления станка HOESCH D1000 должны удовлетворять соответствующим требованиям к постоянным рабочим местам производственных помещений (ГОСТ 122049-80, ГОСТ 122033-78).
Для обеспечения безопасных условий труда при эксплуатации системы управления станка HOESCH D1000 и всего технологического комплекса наряду с использованием технических средств обеспечения безопасности (оградительных, предохранительных, блокирующих, сигнализирующих и других устройств) должны применяться также безопасные приемы и методы проведения работы и строго соблюдаться регламентированные режимы эксплуатации установки, а также трудовая дисциплина.
До начала работы станка HOESCH D1000 из его рабочего пространства необходимо удалить посторонние предметы, инструменты, приборы. При невозможности вынесения их за ограждение они должны быть установлены вне досягаемости исполнительными устройствами.
Категорически запрещается находиться в рабочем пространстве при работе станка в автоматическом режиме.
Скорость перемещения исполнительных устройств во время программирования и обучения на должна превышать 0.3 м/с.
Запрещается выполнять работы по присоединению и отсоединению захватного устройства без предварительного отключения от источника питания.
Требования, предъявляемые к оборудованию и организация процесса.
Основными требованиями охраны труда, предъявляемыми при проектировании машин и механизмов, являются: безопасность для человека, надежность и удобство эксплуатации.
Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений (в том числе форм корпусов, сборочных единиц и деталей), рабочих тел, параметров рабочих процессов, использованием различных средств защиты. Последние по возможности должны вписываться в конструкцию машин и агрегатов. Средства защиты должны быть, как правило, многофункционального типа, т.е. решать несколько задач одновременно. Так, конструкции машин и механизмов, станин станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня их шума и вибрации.
При наличии у агрегатов электропривода последний должен быть выполнен в соответствии с Правилами устройства электрических установок; должны предусматриваться средства защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений, загрязнений атмосферы парами, газами, пылью, воздействия лучистого тепла и т.п.
Надежность машин и механизмов определяется вероятностью нарушения нормальной работы оборудования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм.
Большое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов. Конструкционная прочность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками, как материала конструкции, так и его крепежных соединений, а также условиями их эксплуатации.
Большое значение в обеспечении надежной работы машин и механизмов имеет наличие необходимых контрольно-измерительных приборов и устройств автоматического управления и регулирования. При несрабатывании автоматики надежность работы технологического оборудования определяется эффективностью действий обслуживающего персонала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора должны проектироваться с учетом физиологических и психологических возможностей человека и его антропометрических данных. Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний контрольно-измерительных приборов и четкого восприятия сигналов. Наличие большого количества органов управления и приборов (шкал, кнопок, рукояток, световых и звуковых сигналов) вызывает повышенное утомление оператора. Органы управления (рычаги, педали, кнопки и т.д.) должны быть надежными, легкодоступными и хорошо различимыми, удобными в пользовании. Их располагают либо непосредственно на оборудовании, либо выносят на специальный пульт, удаленный от оборудования на некоторое расстояние. Все виды технологического оборудования должны быть удобны для осмотра, смазывания, разборки, наладки, уборки, транспортировки, установки и управления ими в работе.
На станке HOESCH D1000 все необходимые контрольно-измерительные приборы, устройства автоматического управления и регулирования вынесены на отдельную панель. Применяемая графическая панель удобна в использовании, обеспечивает быстрое и правильное считывание показаний и восприятие сигналов. Пульт расположен так, чтобы оператор имел возможность следить за протеканием технологического процесса со своего рабочего места.
Санитарно-гигиенические мероприятия.
Требования к воздуху в рабочей зоне.
Параметры микроклимата нормируются ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ "Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования". При создании надежных и эффективных систем вытяжной вентиляции металлорежущих станков, необходимо учитывать особенности технологического процесса, влияние движения инструмента, обработки заготовки и т.д. Конструирование вентиляционных систем для металлорежущего оборудования требует не только индивидуального подхода, но и последующего внесения в эти системы всевозможных доработок в процессе испытания и наладки.
Освещение.
При проектировании осветительной установки необходимо решить следующие основные вопросы: выбрать систему освещения и тип источника света; определить норму освещенности; установить тип светильников; произвести размещение светильников; рассчитать освещенность в необходимых точках; уточнить после этого размещение светильников; определить единичную мощность светильников и ламп. Данные требования регламентированы СНиП II – 4 – 79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования".
Для обеспечения задачи выбора освещенности в проектной практике составлены отраслевые нормы, представляющие собой расписание значений освещенности для основных помещений и рабочих мест по отраслям промышленности. В процессе эксплуатации осветительной установки освещенность на рабочих поверхностях снижается за счет уменьшения светового потока источников света, загрязнения ламп и осветительной арматуры, а также загрязнения стен и потолка освещаемого помещения. Это учитывают коэффициентом запаса, повышающим расчетное значение освещенности по сравнению с нормированным.
Светильники выбирают по характеристика светораспределения блескости, экономическим показателям и по условиям среды помещений. Во взрыво и пожароопасных помещениях выбирают светильники специального исполнения.
Шум и вибрация.
При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно – сосудистой и нервной систем.
Вибрации также неблагоприятно воздействуют на организм человека. Они могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечнососудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата. При этом заболевание сопровождается головными болями, головокружением, онемением рук (при передаче вибраций на руки), повышенной утомляемостью. Длительное воздействие вибраций приводит к развитию так называемой вибрационной болезни, успешное лечение которой возможно лишь только на ранней стадии её развития.
Одним из методов уменьшения шума (ГОСТ 12.1.003-89) на объектах энергетического производства является снижение или ослабление шума в его источниках – в электрических машинах и трансформаторах, компрессорах и вентиляторах, в машинах топливного пылеприготовления (дробилки и мельницы) и др.
Мероприятия по обеспечению техники безопасности.
Электробезопасность.
При эксплуатации электроустановок часто возникают условия, при которых даже самое совершенное их исполнение не обеспечивает безопасности работающего и требуется применение специальных средств защиты (диэлектрические перчатки, изолирующая обувь, подставка и т.п.) в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.019 – 79 ССБТ "Электробезопасность. Общие требования".
При работах на токоведущих частях отключенной электроустановки возникает опасность случайного появления напряжения на них, для предотвращения этого необходимо принять меры по исключению ошибочной подачи напряжения к месту работ и, вместе с тем, устранить опасность для работающих в случае появления напряжения.
Такими средствами защиты, дополняющими стационарные конструктивные защитные устройства электроустановок (ограждения, блокировки, сигнализация, заземление, зануление и т.п.), являются электрозащитные средства – переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих в электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. К ним относятся: изолирующие штанги и клещи; электроизмерительные клещи и указатели напряжения; диэлектрические резиновые изделия заземления и изолирующие подставки; переносные заземления и ограждения; монтерский инструмент с изолирующими рукоятками; предупредительные плакаты; изолирующие средства для ремонтных работ под напряжением свыше 1 кВ, а также индивидуальные экранизирующие комплекты.
Кроме электрозащитных средств для обеспечения безопасных и высокопроизводительных условий работы в действующих электроустановках большое применение имеют различные неэлектрические средства защиты, в том числе: защитные очки, носки, рукавицы, противогазы, а также предназначенные для работы на высоте предохранительные пояса, страховочные канаты, монтерские когти, приставные и подвесные лестницы, лестницы – стремянки и т.п.
Особую группу электрозащитных средств составляют так называемые изолирующие средства защиты, обеспечивающие электрическую изоляцию человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. В зависимости от защитной способности они разделяются на основные и дополнительные.
Основные изолирующие электрозащитные средства, обладая высокой электрической прочностью, способны длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и позволяют персоналу посредством их касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, без опасности быть пораженным электрическим током.
К ним относятся: в электроустановках до 1 кВ – изолирующие штанги, клещи, диэлектрические перчатки; в электроустановках выше 1кВ – изолирующие штанги, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1 кВ.
Дополнительные изолирующие электрозащитные средства имеют изоляцию, которая не способна выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут защитить человека от поражения током при этом напряжении. Их назначение – усилить защитное действие основных изолирующих средств. К ним относятся: в электроустановках до 1 кВ – диэлектрические галоши и коврики, а также изолирующие подставки; в электроустановках выше 1 кВ – диэлектрические перчатки, боты и коврики.
Пожарная безопасность.
Понятие пожарная безопасность означает состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Пожарная безопасность на промышленных объектах, в том числе электростанций и электрических сетей регламентируется ГОСТ 12.1.004 – 91 ССБТ "Пожарная безопасность. Общие требования безопасности". Строительными нормами и правилами межотраслевыми правилами пожарной безопасности, отраслевыми стандартами и правилами пожарной безопасности, утвержденными министерствами и ведомствами, а также инструкциями по обеспечению пожарной безопасности на отдельных объектах. Поэтому относиться к категории Д.
Светильники в помещениях класса П – I должны быть закрытого или пылезащищенного исполнения; в помещениях класса П – II и П – III допускаются защищенные светильники открытого исполнения. Для наружных установок класса П – III используют светильники закрытого или влагозащищенного исполнения светильники для наружного освещения. Переносные светильники, применяемые в пожароопасных помещениях всех классов должны быть закрытого исполнения, а стеклянный колпак защищен стальной сеткой.
Сооружение распределительных устройств напряжением выше 1000 В в пожароопасных помещениях не рекомендуется, но при необходимости допускается при условии применения щитов и шкафов в закрытом исполнении.
Для предотвращения пожара необходимы следующие меры:
- предотвращение образования горючей среды;
- предотвращение образования в горючей среде источников зажигания;
- уменьшение определяющего размера горючей среды ниже максимально допустимого по горючести и др.
Противопожарную защиту обеспечивают меры:
- максимально возможное применение негорючих и трудногорючих веществ и материалов взамен пожароопасных;
- применение средств пожаротушения;
- применение средств пожарной сигнализации и средств извещения и пожаре;
- эвакуация людей и др.
Важной мерой по обеспечению пожарной безопасности является организация пожарной охраны объекта, предусматривающей профилактическое и оперативное обслуживание охраняемых объектов; организационные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности (обучение рабочих и служащих правилам пожарной безопасности, разработка и реализация норм и правил пожарной безопасности и т.д.).
