7.5 Web-сервер

Для размещения рекламы в сети Internet с целью сбыта выращиваемой продукции используется Web-сервер. WWW (World Wide Web) является, пожалуй, самой популярной технологией современного Internet. Когда пользователи просматривают «информационное пространство» WWW, они плавно перемещаются от странице к странице в пределах одного сервера и между серверами. Технология WWW основана на концепции документов с гипертекстовыми ссылками, обогащенной богатым языком форматирования документов и более удобной моделью доступа. Клиентская же часть представлена «браузерами» («browsers»). Среди них надо отметить двух бесспорных лидеров Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer (они существуют для большинства современных систем с графическим интерфейсом). Помимо графических браузеров существуют и текстовые (например, lynx для UNIX, OS/2). Браузеры позволяют просматривать содержимое гипертекстовых документов, перемещаться по ссылкам, сохранять различные документы и файлы.

Собственный Web-сервер построен на системе Apache-1.3.23-11.asp. Apache - один из самых популярных Web-серверов. Он разрабатывается и поддерживается Apache Group и распространяется в рамках лицензии GNU. Он содержит обширный API для расширения с помощью модулей, множество способностей и большое количество подключаемых модулей; очень гибок, работает на большом количестве популярных операционных систем, имеет активное сообщество пользователей. В проекте используется русская версия Apache, поддерживаемая российскими участниками Apache Group. Главным достоинством русской версии является возможность автоматического распознавания кодировки клиентской стороны с последующим перекодированием страниц в требуемую кодировку. Так, например, если HTML-ресурсы сервера хранятся в кодировке KOI8, а к серверу обращается браузер Windows-машины, то Apache на лету перекодирует страницу в кодировку 1251 и «отдает» содержимое страницы клиентской стороне.

7.6 Информационная безопасность

Проблемы информационной безопасности охватывают широчайший диапазон административных, этических, правовых, технических вопросов. В рассмотрение данного раздела попадают причины исчезновения, порчи, изменения и утечки информации.

Задача сохранения целостности информации усложняется тем фактом, что сервер производственного контроля соединяется с внешним миром через канал подключения к Internet. Мощнейшим средством защиты сети от атак и несанкционированного доступа извне является firewall. Firewall это совокупность компонент или система, которая располагается между двумя сетями и обладает следующими свойствами:

1) Весь трафик из внутренней сети во внешнюю и из внешней сети во внутреннюю должен пройти через эту систему.

2) Только трафик, определенный локальной стратегией защиты, может пройти через эту систему.

3) Система надежно защищена от проникновения.

В сети АСУ тепличного комбината в качестве firewall-хоста выступает Linux-машина. Firewall реализован с использованием iptables - средства, регулирующего правила фильтрации IP-пакетов на уровне ядра Linux. Собственно, firewall выполнен в виде одноименной shell-процедуры, состоящей из последовательных команд ipfwadm с определенными параметрами, которые и задают правила фильтрации. Данная процедура вызывается в соответствующих уровнях исполнения при загрузке Linux-машины.

7.7 Резервное копирование

Правильный подход к операциям резервного копирования позволяет свести к минимуму потерю важных для предприятия данных. Среди потенциальных причин таких следует отметить:

- выход из строя дисковых систем;

- ошибки и крахи файловых систем;

- стихийные бедствия, пожары, кража компьютерной техники и прочие;

- злонамеренные действия хакеров;

- ошибки действий оператора и системного администратора.

При обычной общей недисциплинированности, плохой осведомленности и безответственности оператора, лучшим решением проблемы сохранности данных является автоматизация всех процессов резервного копирования. Файловые ресурсы, подлежащие резервному копированию следует разделить на две составляющие: информация о ходе технологического процесса и собственные файловые ресурсы сервера производственного контроля.

Суть работы системы сводится к периодическому вызову специально написанных shell-процедур. Главная из них - процедура main, которая осуществляет вызов процедуры архивации о ходе технологического процесса, архивацию собственных ресурсов сервера производственного контроля, вызов сценария ротации архивов и уведомление оператора резервного копирования о выполненных операциях. Архивация собственных критичных к потере файлов и директорий сервера производится внутри процедуры main согласно списку ресурсов, подлежащих резервному копированию. Список находится в файле /usr/local/bin/backup/locallist. Полученные архивы подвергаются трехступенчатой ротации.

8. Экономическая часть

Осуществим расчет экономического эффекта от внедрения, разработанной в дипломном проекте, системы управления манипуляционным роботом. Внедрение системы управления изменяет техпроцесс изготовления кулачка. В базовом варианте техпроцесса кулачок изготовлялся на фрезерном станке с ЧПУ. Установка заготовки в станок и снятие полученной детали осуществлялись вручную рабочим. В проектируемом варианте кулачок изготавливается с помощью лазерной резки.

8.1 Расчет показателей по базовому варианту

Согласно базовому техпроцессу произведем нормирование действий по изготовлению кулачка на фрезерных станках, то есть каждому действию поставим норму времени. Результаты нормирования по базовому варианту сводятся в таблице 7.1

Определим норму оперативного неполного времени без учета перекрываемых операций:

Топн=Тв(3)+То(4), Топн=0,06+1,7=1,76 мин.

Определяем действительный сменный фонд времени оборудования:

Fдсм1=(Fдгод1*60)/(Д*Мсм),

где Fгод1=4015 - годовой действительный фонд времени работы оборудования;

Д=255 - количество рабочих дней в году;

Мсм=2 - количество смен.

Fдсм1=(4015*60)/(255*2)=472,353 мин.

Таблица 8.1. Нормирование операций по базовому варианту

Технологические и вспомогательные операции	Наимен. технол. перехода	Длит. перехода, мин.	Обозн. нормы времени
1. Раскладка инструмента, заготовок, чистка инструмента (один раз в смену)	вспом.	8	Тпз(1)
2. Осмотр и опробование оборудования, подналадка оборудования (один раз в смену)	вспом.	1	Торг(2)
3. Монтаж заготовки для изготовления кулачка	вспом.	0,03	Тв(3)
4. Фрезеровка	технол.	1,7	То(4)
5. Размонтировать деталь с приспособления	вспом. перекр.	0,03	Твп(5)
6. Контроль	вспом. перекр.	0,1	Твп(6)
7. Отключить станок и убрать рабочее место (один раз в смену)	вспом.	15	Торг(7)
8. Время на отдых и личные надобности	-	10	Тотд(8)
9. Убрать приспособления, инструменты и др.	вспом.	5	Тпз(9)

Рассчитываем время, затраченное рабочим один раз в смену:

Тс=Торг2+Торг7+Тотд8,

Тс=1+15+10=26 мин.

Определяем условный размер партии деталей изготавливаемой в смену:

Нус=(Fдсм1-Тс)/Топн, Нус=(472,353-26)/1,76=253,61 шт.

Определяем норму штучного времени:

Т=Топн+Тс/Нус,

Т=1,76+26/253,61=1,863 мин.

Определяем норму подготовительно-заключительного времени:

Тпз=Тпз1+Тпз9,

Тпз=8+5=13 мин.

Определяем оптимальный размер партии запуска:

Но=(Тпз*(100-l))/(l*Тш),

где l=4 - допустимое значение подготовительно-заключительного времени в общем времени обработки партии деталей, %.

Но=(13*(100-4))/(4*1,863)=167,515 шт.

Окончательная норма штучно-калькуляционного времени рассчитывается по формуле:

Тшк=Тш+Тпз/Но,

Тшк=1,863+13/167,515=1,94 мин.

Определим расчетное количество оборудования по базовому варианту:

Sр1=(Тшк*N)/(Fдгод1*60),

Где N=220000 - годовая программа производства деталей.

Sр1=(1,94*220000)/(4015*60)=1,772 шт.

Принятое количество оборудования получаем путем округления расчетного в большую сторону: Sп1=2.

Тогда коэффициент загрузки оборудования по базовому варианту определяется по следующей формуле:

Кз1=Sр/Sп,

Кз1=1,772/2=0,886.

Рассчитывается количество основных рабочих занятых на фрезеровке:

Рст1=(Тшк*N)/(Fр*60*Кв1),

где Fр=1840 - действительный годовой фонд времени работы основных рабочих;

Кв1=1,1 - коэффициент выполнения норм времени.

Рст1=(1,94*220000)/(1840*60*1,1)=3,515 чел.

Округляем в большую сторону: Рст1=4 чел.

Определяем требуемое количество транспортных рабочих:

Рт1=Мсм*Sп1*0,1, Рт1=2*2*0,1=0,4 чел.

Округляем в большую сторону: Рт1=1 чел.

Количество наладчиков оборудования:

Рн1=Sп1*Мсм/Нн1,

где Нн=10 - норма обслуживания наладчиками единиц фрезерных станков с ЧПУ.

Рн1=2*2/10=0,4 чел.

Округляем в большую сторону: Рн1=1 чел.

Общее количество рабочих по базовому варианту:

Ро1=Рст1+Рт1+Рн1,

Ро1=4+1+1=6 чел.

Определим длительность производственного цикла обработки всех деталей годовой программы:

Тц1=Тшк*N, Тц1=1,94*2200000=426827,447 мин.;

Определяем среднесуточный выпуск деталей:

Qсут=N/255,

Qсут=2200000/255=862,845 шт.

8.2 Расчет показателей по проектируемому варианту

Согласно технологическому процессу и расчетам, показанным в п. 3.3 выделим время:

tлр=0,17 мин. - время изготовления одной детали;

tуст=0,16 мин. - время установки и снятия детали в позицию обработки.

Тогда определим такт выпуска РТК:

Траб=tлр+tуст,

Траб=0,17+0,16=0,33 мин.

Штучное время обработки детали определим по формуле:

Тшп=Траб+tол,

где tол=0,05 мин. - время очистки лазерного излучателя.

Тшп=0,33+0,05=0,335 мин.

Оптимальный размер партии запуска:

Nоп=(tпз*(100-l))/(l*Тшп),

где tпз=20 мин. - подготовительно-заключительное время.

Nоп=(20*(100-4))/(4*0,335)= 5210,52 шт.

Штучно-калькуляционное время определим по формуле:

Тшкп=Тшпа+tпз/Nоп,

Тшкп=0,335+20/5210,52=0,38 мин.

Расчетное количество технологического оборудования по проектируемому варианту определим по формуле:

Sр2=(Тшкп*N)/(Fдгод2*60),

где Fдгод2=3890 час. - годовой эффективный фонд времени работы РТК.

Sр2=(0,38*220000)/(3890*60)=0,36 шт.

Принятое количество оборудования определим путем округления расчетного в большую сторону: Sп2=1.

Определим коэффициент загрузки оборудования по проектируемому варианту:

Кз2=Sр2/Sп2,

Кз2=0,36/1=0,36.

Количество операторов на РТК:

Роп2=Sп2*Мсм/Ноп,

где Ноп=1 - число РТК, обслуживаемых одним оператором.

Роп2=1*2/1=2 чел.

Округляем в большую сторону: Роп2=2чел.

Количество наладчиков РТК:

Рн2=Sп2/Нн2,

где Нн2=1 - число РТК обслуживаемых одним наладчиком.

Рн2=2/1=2 чел.

Тогда общее количество рабочих по проектируемому варианту:

Ро2=Роп2+Рн2, Ро2=2+2=4 чел.

Из предварительного расчета можно сделать выводы:

1) Снижение количества основного технологического оборудования:

Sп=Sп1-Sп2,

Sп=2-1=1.

2) Снижение численности рабочих:

Ро=Ро1-Ро2,

Ро=6-4=2.

Определим длительность производственного цикла обработки всех деталей годовой программы:

Тц2=Тшкп*N;

Тц2=0,38*2200000=836000 мин.

Определяем среднесуточный выпуск деталей:

Qсут=N/255,

Qсут=2200000/255=862,845 шт.

8.3 Определение капитальных вложений

Таблица 9.2. Перечень объектов капитального вложения

Базовый вариант	Проектируемый вариант
Фрезерный станок с ЧПУ - 2 шт.	Робот
	Лазерный излучатель
	Стол для резки
	Система управления

В составе капитальных затрат при внедрении системы управления изменяются:

затраты на приобретение и монтаж оборудования;

стоимость занимаемой площади;

стоимость деталей в незавершенном производстве;

затраты на разработку управляющих программ.

Определим затраты на приобретение и монтаж оборудования по вариантам:

Коб1=Цфс1*Км1;

Коб2=(Цбр2+Цсу2+Цли2+Цст2)*Км2,

где Цфс1= 300000 руб. - цена фрезерного станка c ЧПУ;

Км1=1,1 - затраты на монтаж оборудования;

Цбр2=150000 руб. - цена робота;

Цсу2=200000 руб. - цена системы управления;

Цли2=250000 руб. - цена лазерного излучателя;

Цст2=27300 руб. - цена стола;

Км2=1,2 - затраты на монтаж оборудования.

Коб1=300000*2*1,1=660000 руб;

Коб2=(150000+200000+250000+27300)*1,2= 752760 руб.

Площадь здания цеха, занимаемая рабочими местами:

- Fпр1=2*20=40 м2 - площадь участка в базовом варианте;

- Fпр2=30 м2 - площадь проектируемого участка (по планировке оборудования).

Определим стоимость приобретения или разработки вспомогательного оборудования:

Квуi=0,2*Кобi, Кву1=0,2*660000=132000 руб.;

Кву2=0,2*752760=150552 руб.

Определяем стоимость проектно-конструкторских работ по стыковке ПР с основным технологическим оборудованием, вспомогательными устройствами и устройствами обеспечения безопасных условий работы РТК:

Ккр2=0,15*Коб2,

Ккр2=0,15*752760 =112914 руб.

Стоимость разработки программного обеспечения или его покупки:

Кпп2=0,15*Коб2,

Кпп2=0,15*752760 =112914 руб.

Определяем стоимость установки оборудования:

Куi=0,2*Кобi, Ку1=0,2*660000=132000 руб;

Ку2=0,2*752760 =150552 руб.

Стоимость оснастки:

Коснi=0,1*Кобi,

Косн1=0,1*660000=66000 руб;

Косн2=0,1*752760=75276 руб.

Для базового варианта оснасткой являются фрезы, контрольно-измерительный инструмент.

Для проектируемого варианта оснасткой являются контрольно-измерительный инструмент и лазерные головки.

Стоимость подготовки кадров:

Кпкi=0,05*Кобi,

Кпк1=0,05*660000=33000 руб.;

Кпк2=0,05*752760 =37638 руб.

Таким образом суммарные капитальные затраты по вариантам:

К1=Коб1+Кзд1+ Кву1+Ку1+Косн1+Кпк1,

К2= Коб2+Кзд2+ Кву2+Ккр2+Кпп2+Ку2+Косн2+Кпк2

К1=660000+1144800+132000+132000+66000+33000=2167800 руб.

К2=752760+823950+150552+112914+112914+150552+75276+37638=2216556 руб.

Определим требуемые капитальные вложения по вариантам:

dК=К2-К1,

dК=2216556-2167800 =48756 руб.

Все капитальные затраты сведем в таблицу 8.3

Таблица 8.3. Капитальные затраты, руб.

Наименование затрат	Обозначение	Варианты
		i=1 базовый	i=2 проектируемый
Приобретение и монтаж оборудования	Кобi	660000	752760
Стоимость вспомогательного оборудования	Квуi	132000	150552
Стоимость проектно-конструкторских работ	Ккрi	-	112914
Стоимость программного обеспечения	Кппi	-	112914
Стоимость установки	Куi	132000	150552
Стоимость оснастки	Коснi	66000	75276
Стоимость подготовки кадров	Кпкi	33000	37638
Капитальные затраты	Кi	2167800	2216556

8.4 Определение эксплуатационных затрат

В составе текущих затрат при внедрении РТК изменяются:

заработная плата с отчислениями на социальное страхование;

затраты на электроэнергию;

амортизационные отчисления;

затраты на ремонт оборудования.

Учитывая то, что на обслуживание робота затрачивается 5% рабочего времени, то оператор может выполнять функции наладчика. Тогда:

Из2=2,23*Роп2*Fд*Квн*(Кдоп+Кнач+1),

Из2=2,23*2*3725*1,1*(0,4+0,356+1)=32894,73 руб.

Определим годовые затраты связанные с программным обеспечением:

Ипп2=Кпп2*1,1/z,

где z=1 - количество систем управления.

Ипп2=112914*1,1/1= 124205,4 руб.

Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования и устройств ПУ:

Ир1=Fдгод1*0,12*10,12;

Ир2=Fдгод2*0,12*10,12,

Ир1=4015*0,12*10,12=4875,816 руб.

Ир2=3890*0,12*10,12=4724,016 руб.

Определим годовые амортизационные отчисления:

Иа1=К1*На/100;

Иа2=(К2-Ккр2-Кпк2)*На/100,

где На=12% - норма амортизационных отчислений на оборудование.

Иа1=2167800*12/100=260136 руб.;

Иа2=(2216556-112914-37638)*12/100=247920,48 руб.

Годовые затраты на расход электроэнергии:

Иэi=Цэ*Мi*Fд*Кз*Км*r/Ккпд,

где Цэ=4,08 руб. - цена 1 кВт*ч электроэнергии;

Мi - установленная мощность электродвигателей, кВт;

Кз=0,85 - коэффициент, загрузки электродвигателя по времени;

Км=0,7 - коэффициент загрузки по мощности;

r=1,05 - коэффициент, учитывающий потери в сети;

Ккпд=0,6 - коэффициент полезного действия электропривода.

Иэ1=4,08*(4,0+3,0+2,5)*3725*0,85*0,8*1,05/0,6=171813,39 руб.;

Иэ2=4,08*(0,55+0,25+0,25+0,3)*3725*0,65*0,7*1,05/0,6=12706,47 руб.

Тогда эксплуатационные затраты по вариантам рассчитаем в таблице 8.4.

Таблица 8.4. Годовые эксплуатационные затраты, руб./год.

Наименование затрат	Обозначение	Вариант
		i=1 базовый	i=2 проектируемый
Программное обеспечение	Иппi	-	124205,4
Амортизационные отчисления	Иаi	260136	247920,48
Расход силовой энергии	Иэi	171813,39	12706,47
Годовые текущие затраты	Иi	517578,94	417727,08

8.5 Годовой экономический эффект и технико-экономические показатели

Годовой экономический эффект:

Эг=(И1-И2)-Ен*dК,

где Ен=0,2 - нормативный коэффициент экономической эффективности.

Эг=(517578,94-417727,08)-0,15*48756=92538,46 руб.

Определим приведенные затраты:

Sпзi=Иi+Ен*Кi,

Sпз1=517578,94+0,15*2167800=842748,94 руб;

Sпз2=417727,08+0,15*2216556 = 750210,48 руб.

Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат:

Ток=(К2-К1)/(И1-И2),

Ток=(2216556-2167800)/(517578,94-417727,08)= 0,48 лет.

Технико-экономические показатели рассчитываются в таблице 7.5

Таблица 8.5. Технико-экономические показатели

Наименование показателя	Обозначение	Ед. изм.	Вариант	% к базе
			База	Проект
Абсолютные показатели
Годовой объем производства	N	шт.	2200000	2200000	100
Количество рабочих	Роi	Чел.	6	4	67
Годовые текущие затраты	Иi	руб.	517578	417727	81
Капитальные затраты	Кi	руб.	2167800	2216556	102
Относительные показатели
Выработка на одного рабочего	Вi	шт	366666	550000	150
Коэффициент загрузки оборудования	Кзi	-	0,886	0,36	41

8.6 Определение дополнительного социально-экономического эффекта

Определяем экономию в результате уменьшения текучести кадров:

Этк=Из1/Ро1*Квт*Ро-Рп*Ен*Ро*Кдп,

где Квт=0,015 - коэффициент, характеризующий выработку на одного рабочего в связи с текучестью кадров;

Рп=300 руб. - расходы на переподготовку одного рабочего;

Кдп=0,3 - коэффициент, определяющий долю рабочих, проходящих переподготовку в связи с изменением профессии;

Этк=85629,55/4*0,015*2-300*0,15*2*0,3=615,22 руб.

Определяем экономию в результате снижения заболеваемости и травматизма рабочих:

Эз=0,8*Из1/(Ро1*Д)*Ро2*3*0,3*Ро,

Эз=0,8*85629,55/(6*255)*4*3*0,3=161,1 руб.

Определяем экономию в результате улучшения условий труда рабочих за счет уменьшения доплат и других видов льгот:

Эус=Ро*2,35*(Из1/Ро1-Из2/Ро2),

Эус=2*2,35*(85629,55/6-32894,73/4)= 28425,177 руб.

Определяем экономию за счет дополнительно произведенной высвободившимися работниками продукции:

Эдоп=Пдн*Ро,

где Пдн=15570 - среднегодовая выработка продукции на одного рабочего по данным базового предприятия;

Эдоп=15570*2=31140 руб.

Тогда дополнительный социальный эффект составит:

Эд=Этк+Эз+Эус+Эдоп;

Эд=615,22+161,1+28425,177+31140=60341,497 руб.

Приведенные расчеты показывают экономическую эффективность применения промышленного робота для лазерной резки с разработанной системой управления. Срок окупаемости составляет 0,48 лет. Годовой экономический эффект составляет 92538,46 руб. Дополнительный социально-экономический эффект составляет 60341,497 руб

9. Безопасность и экологичность проекта

В данном проекте рассматривается автоматизированная система управления лазерной резки.

9.1 Биологическое действие лазерного излучения

Лазер или оптический квантовый генератор - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения.

Лазеры благодаря своим уникальным свойствам (высокая направленность луча, когерентность, монохроматичность) находят исключительно широкое применение в различных областях промышленности, науки, техники, связи, сельском хозяйстве, медицине, биологии и др.

В основу классификации лазеров положена степень опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала. По этой классификации лазеры разделены на 4 класса:

класс 1 (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз;

класс II (малоопасные) - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

класс III (среднеопасные) - опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

класс IV (высокоопасные)- опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

В качестве ведущих критериев при оценке степени опасности генерируемого лазерного излучения приняты величина мощности (энергии), длина волны, длительность импульса и экспозиция облучения.

Предельно допустимые уровни, требования к устройству, размещению и безопасной эксплуатации лазеров регламентированы «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» № 2392-81, которые позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при работе с лазерами. Санитарные нормы и правила позволяют определить величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам. Нормируется энергетическая экспозиция облучаемых тканей. Для лазерного излучения видимой области спектра для глаз учитывается также и угловой размер источника излучения.

Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров - непрерывный режим, моноимпульсный, импульсно-периодический.

В зависимости от специфики технологического процесса работа с лазерным оборудованием может сопровождаться воздействием на персонал главным образом отраженного и рассеянного излучения. Энергия излучения лазеров в биологических объектах(ткань, орган) может претерпевать различные превращения и вызывать органические изменения в облучаемых тканях (первичные эффекты) и неспецифические изменения функционального характера (вторичные эффекты), возникающие в организме в ответ на облучение.

Влияние излучения лазера на орган зрения (от небольших функциональных нарушений до полной потери зрения) зависит в основном от длины волны и локализации воздействия.

При применении лазеров большой мощности и расширении их практического использования возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутренних органов с дальнейшими изменениями в центральной нервной и эндокринной системах.

Основными нормативными правовыми актами при оценке условий труда с оптическими квантовыми генераторами являются:

«Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» № 2392-81; методические рекомендации «Гигиена труда при работе с лазерами», утвержденные МЗ РСФСР 27.04.81 г.;

ГОСТ 24713-81 «Методы измерений параметров лазерного излучения. Классификация»; ГОСТ 24714-81 «Лазеры. Методы измерения параметров излучения. Общие положения»; ГОСТ 12.1.040-83 «Лазерная безопасность. Общие положения»; ГОСТ 12.1.031-81 «Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения».

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера.

При использовании лазеров II-III классов в целях исключения облучения персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка излучения. Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения.

Лазеры IV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.

При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на различных установках. Не допускаются в помещения, где размещены лазеры, лица, не имеющие отношения к их эксплуатации. Запрещается визуальная юстировка лазеров без средств защиты.

Для удаления возможных токсических газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Для защиты от шума принимаются соответствующие меры звукоизоляции установок, звукопоглощения и др.

К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечивающие снижение облучения глаз до ПДУ.

Средства индивидуальной защиты применяются только в том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обеспечить требования санитарных правил.

9.2 Расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока

1. Необходимый световой поток лампы в каждом светильнике определим

по формуле:

,

где

Е - заданная минимальная освещенность, лк;

К - коэффициент запаса (для ламп ДРЛ = 1,5);

S - освещаемая площадь, м²;

N - число светильников;

z - отношение средней освещенности к минимальной (для ламп ДРЛ = 1,15);

- коэффициент использования светового потока в долях единицы (отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп).

Число светильников по длине помещения

,

по ширине -

.

Здесь А и B - длина и ширина помещения, а L - расстояние между светильниками. Определяется по формуле:

,

где

h - высота светильника над рабочей поверхностью (для анализируемого участка равна 10м), а определяем по табл. в зависимости от кривой светораспределения светильника. Находим

м.

Тогда ламп, ламп.

Общее количество светильников на участке сборки равно:

шт.

Коэффициент использования зависит от типа светильника, от коэффициента отражения потока _н, стен _с, индекса помещения, который определим по формуле:

,

;

По табл. для темного фона примем = 26% (_н = 50, _с = 30). Тогда световой поток одной лампы равен:

лм.

2. По таблице выберем стандартную лампу.

Допускается отклонение светового потока выбранной лампы от

расчетного от -10% до +20%.

Согласно этому условию выбираем светильник ДРЛ 700 (6) - 2 со световым потоком 35000 лм и мощностью 700 Вт.

20% > 18% > -10% , т.е. лампа выбрана правильно.

3. Электрическая мощность общей осветительной системы с учетом

потерь в пускорегулирующих аппаратах равна:

Вт

Расчет местного освещения

1. Определим световой поток от лампы местного освещения, создающего над рабочей поверхностью освещенность Е_мест:

,

где

К - коэффициент запаса (для ЛН = 1,3);

- коэффициент, учитывающий влияние отраженного света и удаленных светильников ( = 1,1);

- условная освещенность (освещенность, создаваемая условной лампой со световым потоком F_л = 1000 лм, зависящая от кривой светораспределения светильника и определяемая по графикам пространственных изолюкс). Для светильника типа «Альфа» h = 0,5 м и d = 0,3 определяем значение = 320 лк. Тогда

лм.

2. Выберем стандартную лампу.

Допускается отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного от -10% до +20%.

Исходя из табл выбираем МОД-36-100 (лампы местного освещения с диффузорным отражателем, 1380 лм).

Определим величину отклонения и сравним ее с допустимой величиной:

,

+20% > -6,6 > -10%, т. е. лампа выбрана правильно.

3. Электрическая мощность местного освещения равна

кВт

Электрическая мощность комбинированной системы освещения на проектируемом участке равна

кВт.

Расчет защитного заземления.

Одной из основных причин электротравматизма является появление напряжения там, где в нормальных условиях его не должно быть. Для того чтобы не допустить электротравматизма, необходимо систематически следить за состоянием изоляции токоведущих частей электроустановок. Все металлические части электрических машин и аппаратов должны быть заземлены.

Применение электрооборудования и его эксплуатация должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.030 - 81 ССБТ.

Основные средства защиты от поражения током: изоляция и недоступность токоведущих частей; защитное заземление и зануление; защитное отключение; и организация безопасной эксплуатации электроустановок.

К защитным средствам от опасности прикосновения к токоведущим частям электроустановок относятся: изоляция, ограждения, блокировка, пониженное напряжение, электрозащитные средства, сигнализация и плакаты. Надежная изоляция проводов от земли и корпусов электроустановок создает безопасные условия работы для обслуживающего персонала. Основная характеристика изоляции - сопротивление. Во время работы электроустановок состояние электрической изоляции ухудшается вследствие нагрева, механических повреждений, влияния климатических условий и окружающей производственной среды. Состояние изоляции характеризуется сопротивлением току утечки. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции в электроустановках напряжением до 1000В должно быть не менее 0,5 МОм. На работающем оборудовании проводится эксплуатационный контроль изоляции электротехническим персоналом в установленные сроки с помощью мегомметров.

Отдельные элементы токоведущей цепи, а также отрезки кабелей при наращивании длины должны быть соединены разъемными соединительными муфтами. Запрещается соединять цепи скрутками с оголенным кабелем. Токоведущие кабели цепи должны быть по всей длине изолированы и защищены от механических повреждений.

Персонал, обслуживающий робота и технологическое оборудование, должен периодически проходить инструктаж об опасности электрического тока и способах оказания первой помощи.

При работе оператор должен быть в обуви с электропроводящей подошвой, на электропроводном полу.

9.3 Размещение оборудования

Рабочее место, расположение всех его элементов относительно друг друга должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет характер работы. Например, при организации рабочего места инженера-специалиста должны соблюдаться следующие условия:

- оптимальное размещение оборудования, которое входит в состав рабочего места.

- достаточное рабочее пространство, которое позволяет осуществлять необходимые движения и перемещения.

- уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.

- достаточная вентиляция рабочего места.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются:

- высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочего места.

Главными элементами рабочего места инженера-специалиста являются стол и кресло. Положение сидя является основным рабочим положением.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление специалиста. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости:

Дисплей размещается в зоне а (в центре);

Системный Блок размещается в предусмотренной нише стола;

Клавиатура - в зоне г/д;

«Мышь» - в зоне в справа;

Сканер в зоне а/б (слева);

Принтер находится в зоне а (справа);

Документация: необходимая при работе - в зоне легкой досягаемости ладони - в, а в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

Показан пример размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе специалиста.

1 - сканер, 2 - монитор, 3 - принтер, 4 - поверхность рабочего стола,

5 - клавиатура, 6 - манипулятор типа «мышь».

Для комфортной работы стол должен удовлетворять следующим условиям:

высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы специалист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения специалиста;

конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей).

высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760мм. Высота поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть около 650мм.

Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуемая высота сиденья над уровнем пола находится в пределах 420-550мм. Поверхность сиденья мягкая, передний край закругленный, а угол наклона спинки - регулируемый.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным.

Положение экрана определяется:

расстоянием считывания (0,6…0,7м);

углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана:

по высоте +3 см;

по наклону от -10 до +20 относительно вертикали;

в левом и правом направлениях.

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие:

голова не должна быть наклонена более чем на 20,

плечи должны быть расслаблены,

локти - под углом 80…100,

предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении.

Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы - низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.

В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры и экрана, а также подставка для рук.

Существенное значение для производительной и качественной работы на компьютере имеют размеры знаков, плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана. Если расстояние от глаз оператора до экрана дисплея составляет 60…80 см, то высота знака должна быть не менее 3мм, оптимальное соотношение ширины и высоты знака составляет 3:4, а расстояние между знаками - 15…20% их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов - от 1:2 до 1:15.

Во время пользования компьютером медики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Специалисты также считают, что верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз или чуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире, чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительно увеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установлен высоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, что глаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получают достаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.

9.4 Действия при чрезвычайных ситуациях

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Чрезвычайные ситуации можно выделить по:

1. ЧС природного характера - к ним относятся: землетрясения, сели, оползни, снежная лавина, ураган, шторм, смерч, буря, наводнение, природные пожары, эпидемия и т.д.

2. ЧС техногенного характера - к ним относятся: радиационные аварии, химические аварии, пожары и взрывы в зданиях и на предприятиях, транспортные аварии, аварии с утечкой газа и т.д.

3. ЧС социального характера - к ним относятся: террористические акты.

Из всех перечисленных ЧС более подробно рассмотрим - пожары.

Пожар на (предприятиях, в офисах, зданиях ит.д.) как и любая крупная авария, однозначно является чрезвычайной ситуацией.

Пожар - это неконтролируемый процесс горения, уничтожающий материальные ценности и создающий угрозу жизни и здоровью людей.

· Причины: неисправности в электрических сетях, нарушение технологического режима и мер пожарной безопасности (курение, разведение открытого огня, применение неисправного оборудования и т.п.).

· Опасности: тепловое излучение, высокая температура, отравляющие действие дыма (продуктов сгорания: окиси углерода), снижение видимости при задымлении, взрывы.

· Признаки: задымление, открытый огонь, срабатывание пожарной сигнализации и автоматических средств тушения пожаров.

· Действия «во время»: во всех случаях при первой возможности вызвать пожарную команду по тел. 01

При обнаружении пожара или его признаков (задымления, запаха дыма и т.п.) каждый гражданин обязан:

ь немедленно сообщить об этом в городскую пожарную охрану по телефону «01» с указанием точного адреса места пожара и наличия угрозы людям, одновременно голосом оповестить о случившемся сотрудников, находящихся в здании, помещении, на этаже;

ь принять меры по вызову к месту пожара руководителя или должностного лица, его заменяющего;

ь приступить к тушению пожара имеющимися первичными средствами пожаротушения (огнетушители, внутренние пожарные краны) и организовать эвакуацию людей и материальных ценностей.

Ниже приведена схема эвакуации при возникновении пожара.



Рисунок 9.4 - Схема эвакуации при возникновении пожара

План эвакуации: Заранее разработанный план (схема), в котором указаны пути эвакуации, эвакуационные и аварийные выходы, установлены правила поведения людей, порядок и последовательность действий в условиях чрезвычайной ситуации.

9.5 Экологичность проекта

Сегодня экологическая безопасность одна из важнейших составляющих любого проекта. Связанно это с большим ущербом нанесенным природной среде в течении последних лет, в результате не рационального использования ресурсов и многих других факторов, сопровождающих жизнь современного человечества. Залогом успеха в борьбе за экологичность окружающей среды должны быть соблюдение экологических норм и соответствие используемой вычислительной техники, современным стандартам безопасности.

Рекомендуется:

сократить потребление электроэнергии при работе с ПЭВМ;

надлежащим образом утилизировать (сдавать в пункты вторичной переработки) бумажные носители после получения и обработки результатов, а так же информационные носители и оргтехнику после выхода их из строя.

Так как данный проект представляет собой информационную систему учета ремонтных работ и сервисного обслуживания компьютерной техники и никак не связан с загрязнением природной среды, то он является экологически безопасным

Выводы

Внедрение РТК решило целый ряд задач по безопасности и экологичности:

-в связи с автоматизацией производства приведена к минимуму и практически исключена опасность контакта работающего с движущимися частями оборудования и вредными воздействиями лазерного излучения;

-применение на оборудовании новых видов более экологически безопасных смазывающих материалов привело к уменьшению загрязнения окружающей среды;

-снижение количества работающих позволило уменьшить потребность в индивидуальных средствах защиты;

-замена человека на вредном производстве позволит сократить число профессиональных заболеваний, связанных с процессом лазерной резки.

- анализ экологичности и безопасности проекта показал, что при соблюдении разработанных мероприятий использование роботизированного лазерного комплекса безвредно как для здоровья обслуживающего персонала, так и для окружающей среды, то есть экологически безопасно.

 Заключение

Результатом выполнения дипломного проекта является система управления трехзвенным промышленным роботом, обеспечивающая контурное управление.

В частности было выполнено и получены следующие результаты:

- проведен анализ существующих кинематических схем и проведен выбор кинематической схемы манипулятора с тремя степенями подвижности и параметров манипулятора;

- проведен анализ существующих типов приводов и осуществлен выбор двигателей для всех сочленений робота на основе расчета потребной мощности;

- для выбранного манипулятора решена прямая и обратная задачи кинематики;

- для выбранных приводов построена математическая модель приводов;

- построена математическая модель манипулятора с приводами в виде системы уравнений Эйлера-Лагранжа второго рода в пространстве состояний;

- разработана структурная схема системы управления ПР;

- проведен анализ существующих методов синтеза систем управления и осуществлен выбор метода синтеза СУ на основе квадратичного критерия качества, характеризующего отклонение переходного процесса от эталонного;

- получен алгоритм управления дискретно-непрерывной системы промышленного робота в явном виде.

Разработанный ПР рекомендуется использовать в технологическом процессе лазерной резки для манипулирования лазерным лучом.

Разработанный алгоритм управления был смоделирован для изготовления кулачка. Показано, что синтезированный закон управления обеспечивает необходимую точность перемещения рабочего органа, которая по техпроцессу составляет 0,1 мм.

Выполнен экономический расчет, в результате которого показана экономическая эффективность внедрения системы управления ПР для лазерной резки. Определено, что внедрение РТК для изготовления кулачка позволяет сократить численность работающих с 6 до 4 человек. Таким образом, за счет уменьшения годовых текущих затрат срок окупаемости РТК составил 0,48 года, что в условиях рыночной экономики можно считать удовлетворительным результатом.

Анализ экологичности и безопасности проекта показал, что при соблюдении разработанных мероприятий использование роботизированного лазерного комплекса безвредно как для здоровья обслуживающего персонала, так и для окружающей среды, то есть экологически безопасно.

Все приведенные расчеты и исследования показали обоснованность внедрение ПР с разработанной системой управления в данный тип производства с практической, экономической и экологической точек зрения.

манипулятор промышленный робот кинематический

Список использованных источников

1. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления/ Я.Я. Алексанкин, А.Э. Бржозовский, В.А. Жданов и др.; Под ред. В.В. Солодовникова. - М.: Машиностроение, 1990. - 332 с.: ил.

2. Айдинян А.Р. Синтез нелинейных дискретно-непрерывных систем управления с учетом ограничений. РГАСХМ. - Ростов-на-Дону, 1998.

3. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем/ П.Д. Крутько, А.И. Максимов, Л.М. Скворцов; Под ред. П.Д. Крутько. - М.: Радио и связь, 1988. - 306 с: ил.

4. Башарин А.В., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ: Учебное пособие для вузов. - Л.:Энергоатомиздат, 1990. - 512 с.

5. Гигиена труда при взаимодействии электромагнитных полей/ Под ред. В.Е. Ковшило. - М.: Медицина, 1983. - 176 с.

6. Голубев В. С., Лебедев Ф. В. Инженерные основы создания технологических лазеров. - М.:Высш. шк, 1987.

7. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1989 - 304 с.

8. Жуковский В.Г., Айдинян А.Р. Синтез нелинейных дискретно-непрерывных систем управления на основе их линеаризации методом численного интегрирования. РГАСХМ. - Ростов-на-Дону, 1998.

9. Казмиренко В.Ф. и др. Системы следящих приводов. - Энергоатомиздат, 1993. - 304 с.

10. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 376 с.

11. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: Нелинейные модели. - М.: Наука, 1989. - 304с.

12. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник /Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. - М.: Машиностроение, 1985 - 496 с.

13. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 4. Лазерная обработка неметаллических материалов. А.Г. Григорьянц, А.А. Соколов. - М.: Высш. шк, 1988. - 192 с.

14. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 7. Лазерная резка металлов. А.Г. Григорьянц, А.А. Соколов - М.: Высш. шк, 1988. - 128 с.

15. Лоусон Ч., Хенсон Р. Численное решение задач метода наименьших квадратов. /Пер. с англ. - М.: Наука, 1986. - 248 с.

16. Манипуляционные системы роботов/ Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. и др. - М.:Машиностроение, 1989. - 472 с.

17. Пенязев О.А. и др. Оценка экономической эффективности применения промышленных роботов и роботизированных комплексов в условиях рынка. Метод. указания к выполнению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 2106. РГАСХМ, Ростов н/Д, 1998. - 47 с.

18. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления: Учеб. пособ. - М.: Наука, 1986. - 616 с.

19. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов /Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. - М.: Высш. шк., 1986. - 264 с.

20. Основы проектирования следящих систем /Под ред. Н.А. Лакоты - М.: Машиностроение, 1978. - 280 c.

21. Руководство по проектированию систем автоматического управления: Учеб. пособие для студентов спец. «Автоматика и телемеханика» /Бесекерский В.А., Власов В.Ф., Гомзин В.Н. и др.; Под ред. Бесекерского В.А. - М.: Высш. шк., 1983. - 296 с.

22. Синтез законов управления в технических системах: Учеб. пособие. Ч.1. Инженерные методы синтеза законов управления в технических системах по эталонным математическим моделям/ Нейдорф Р.А., Иванов Б.А., Обухов П.С. и др.; Под общ. ред. Р.А. Нейдорфа, З.Х. Ягубова. - Ухта: УГТУ, 2000. - 168 с., ил.

23. Современные промышленные роботы: Каталог /Под ред. Ю.Г. Козырева, Я.А. Шифрина. - М.: Машиностроение, 1984. - 152 с.

24. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. - М.: Мир, 1989. - 624 с.

25. Черноруцкий Г.С., Сибрин А.П., Жабреев В.С. Следящие системы автоматических манипуляторов /Под ред. Черноруцкого Г.С. - М.: Наука, 1987. - 272 с.

26. Шахинпур М. Курс робототехники. - М.: Мир, 1990. - 527 с.

Размещено на Allbest.ru