Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Конструкция

2. Функциональность

3. Состав

4. Аппаратное обеспечение

5. Характеристики

6. Требования к пультам управления

7. Требования к расположению средств отображения информации и органов управления на панелях пультов

8. Индикаторы

Литература



Введение

Операторская панель -- специализированное вычислительное устройство массового (либо крупносерийного) производства, реализованное в виде промышленного контроллера (а не компьютера), широко использующее человеко-машинный интерфейс для управления операторами отдельными автоматизированными устройствами или целыми технологическими процессами в составе АСУ ТП в рамках промышленной автоматизации.



1. Конструкция

Операторская панель обычно представляет собой конструкцию, имеющую плоскую переднюю часть с дисплеем и/или органами управления, защищённую от негативного воздействия окружающей (агрессивной) среды и механического воздействия. Как правило, панель имеет небольшую глубину, что позволяет удобно разместить её на панели управления, пульте оператора, или на дверце шкафа, содержащего устройства автоматизации.

Внутреннее устройство панели в общих чертах аналогично устройству промышленного компьютера, с поправкой на особенности эксплуатации, применяемых в промышленности.

Типовая операторская панель имеет:

· средства отображения информации: современная, как правило, в виде сенсорного текстового или графического экрана; ранее применялись всевозможные электронные индикаторы: электронные табло и группы ламп/светодиодов, позднее -- ЖК-дисплеи;

· технические средства, обеспечивающие выбор и ввод данных, а также навигацию по экранам: клавиатура, кнопки, сенсорный экран, встроенный или подключаемый джойстик или манипулятор;

· интерфейсы связи, для осуществления обмена данными с другим оборудованием и системами (обычно посредством промышленной сети).

· для хранения операционной системы, программ управления объектом и поддержки проекта, имеется память, энергозависимая (ОЗУ) и энергонезависимая (например флеш-память).

2. Функциональность

Типовая панель предоставляет пользователю следующую функциональность:

1. Визуализация технологического процесса (или объекта) и его параметров в текстовом или графическом виде;

2. Управление и обработка аварийных сообщений и уведомлений с регистрацией времени и даты их возникновения;

3. Ввод параметров процесса и оперативное управление с помощью функциональных кнопок или сенсорного экрана;

4. Обмен данными со смежным оборудованием и системами;

5. Возможность выбора загруженных рецептов и их редактирование;

6. Ограничение доступа пользователей к некоторым функциям системы и администрирование прав пользователей;

7. Отображение диаграмм и трендов, отображение сводных отчетов;

8. Архивирование данных процесса;

9. Выполнение команд по расписанию;

10. Печать необходимой информации.

В графическом режиме визуализация процесса происходит с помощью интерактивных мнемосхем или пиктограмм. В текстовом режиме процесс отображается в виде символьных данных. Очевидно, что текстовый формат представления данных не достаточно нагляден и информативен, поэтому текстовые панели используются только в малых системах автоматизации, где не требуется постоянный мониторинг процесса со стороны обслуживающего персонала.

3. Состав

Зачастую в системах автоматизации операторские панели не производят управление процессами, а выполняют функции пульта управления. Для получения данных о процессе, они осуществляют обмен информации с промышленными контроллерами и другим оборудованием, который осуществляется по средствам промышленной сети. Операторские панели, как правило, могут получать данные от нескольких контроллеров одновременно. Они могут быть как одного, так и различных производителей.

Операторская панель служит для запуска и останова оборудования, выбора режимов работы, введения новых рецептур, наблюдения за ходом процесса, отображения сообщений о неполадках и авариях, архивации и протоколирования данных технологического процесса.

В паре «контроллер -- панель» контроллер должен обеспечивать автоматическое управление технологическим оборудованием без вмешательства оператора и операторской панели.

Операторские панели могут быть интегрированы в системы управления более высокого уровня (АСУ ТП или АСУП), предоставляя им необходимые данные и получая от них данные для управления технологическим процессом. Часто эта связь производится через локальную сеть предприятия.

4. Аппаратное обеспечение

Аппаратная архитектура панели устроена по подобию обычных персональных компьютеров, только вместо жесткого диска используется Flash-память. Типовая панель состоит из следующих аппаратных компонентов: 32-разрядный RISC-процессор; оперативная память SDRAM небольшого объема; встроенная Flash-EEPROM память для хранения ОС и накопления пользовательских данных; различные слоты расширения и интерфейсы для подключения программатора и/или сети передачи данных.

По степени возрастания сложности, панели можно условно расположить в следующем виде:

· Кнопочная панель -- управление осуществляется при помощи физических кнопок, а отображение информации в виде индикаторов, либо ЖК дисплея.

· Текстовый дисплей -- операторская панель с отображением информации в виде текста или мнемосхем. В зависимости от типа и сложности устройства, программа может храниться и выполняться как в самой панели оператора, так и в промышленном контроллере.

· Графическая панель -- операторская панель с графическим дисплеем.

· Сенсорная панель -- операторская панель с сенсорным (чувствительным к нажатию) дисплеем. Обычно не имеет кнопок. Может быть как текстовой, так и графической.

· Панельный промышленный компьютер -- по своему внутреннему устройству и производительности максимально приближен к современным персональным компьютерам, но часто обладает специальными интерфейсами для подключения промышленных сетей, а также высокую степень защиты от неблагоприятных условий (влажности, ударов, вибрации и т.д.).

·

5. Характеристики

Можно выделить следующие важные характеристики панелей оператора:

1. Тип и размер экрана. Экран может быть разного разрешения, начиная от миниатюрного 128x128 и кончая внушительным 1024x768. Экран может быть как монохромным, так и цветным, причём количество отображаемых цветов может варьироваться в диапазоне от 2 (монохромные панели) до более 16 млн (24 бит). Параметры отображения влияют на удобство восприятия информации и утомляемость обслуживающего персонала.

2. Организация управления. Тут вариантов отнюдь немного: или с помощью прозрачного сенсорного экрана (емкостного или резистивного) или с помощью функциональных кнопок и манипуляторов, расположенных на фронтальной стороне. Возможен и комбинированный вариант -- например к экрану, обрабатывающему команду программно добавляется кнопка аварийного останова процесса, действующая на уровне электрической схемы.

3. Количество интегрированных сетевых интерфейсов и поддерживаемых протоколов связи (зависит только от программного обеспечения, устанавливаемого производителем). Современные панели имеют встроенную поддержку сразу нескольких коммуникационных протоколов, например, Modbus RTU/TCP, Profibus DP и/или Industrial Ethernet, которые можно настроить на одном или нескольких интегрированных сетевых интерфейсах.

4. Степень защиты. Для фронтальной части это, как правило, IP65, для остальной части корпуса -- IP20. Но бывают панели оператора со степенями защиты IP 67 со всех сторон. Как правило, наибольшее значение имеет степень защиты именно фронтальной части, что связанно с особенностью монтажа.

5. Быстродействие процессора и объем встроенной Flash-памяти. Эти характеристики определяют максимальный объем прикладной программы визуализации и скорость обработки информации.

6. Тип сенсорной матрицы. От данного параметра зависит точность позиционирования курсора на экране, а также время отклика экрана на нажатие.

операторская панель индикатор управление

6. Требования к пультам управления

Панели пультов управления не должны иметь посторонних элементов, затрудняющих работу оператора (неоправданные функциональным назначением пульта выступы, углубления, разноплоскостность, выступающие элементы наружного крепежа и т.п.).

Расположение и углы наклона панелей информации и панелей управления на пультах должны соответствовать указанным на черт.1 и 2 рекомендуемого приложения 1.

Панели информации и органов управления не должны располагаться друг против друга.

При работе оператора в положении сидя средства отображения информации и органы управления, умещающиеся в зоне, ограниченной снизу плоскостью, отстоящей от пола не менее чем на 700 мм и не более чем на 1500 мм по фронту, располагают на фронтальной панели. Если располагаемые на панели элементы не умещаются в указанных пределах, используют трапециевидную, многогранную или полукруглую форму панелей. Диаметр полукруглой и многогранной панелей должен быть не менее 1200 мм.

7. Требования к расположению средств отображения информации и органов управления на панелях пультов

Средства отображения информации и органы управления должны располагаться на панелях пультов согласно черт.1-5, при этом размеры зон расположения должны соответствовать приведенным в табл.1-3 рекомендуемого приложения 2.

Взаимное расположение средств отображения информации и органов управления должно соответствовать требованиям ГОСТ 22269-76.

При расположении средств отображения информации на панелях пультов допустимы отклонения лицевой поверхности средств отображения информации от нормальной линии взора не более чем на 45° в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Расположение лицевой поверхности средств отображения информации относительно линии взора оператора приведено на черт.5 рекомендуемого приложения 2.

Дополнительные требования к расположению средств отображения информации и органов управления на панелях пультов приведены в рекомендуемом приложении 2.



8. Индикаторы

Основные характеристики идикаторов, определяющие процесс зрительного восприятия, следующие: пространственное положение относительно наблюдателя; угловой размер; яркость и яркостный контраст; цвет и цветовой контраст; время действия на рецептор.

Индикаторы следует располагать таким образом, чтобы обеспечивать оптимальный зрительный поиск. Все индикаторы, предназначенные для обеспечения определенных действий оператора, группируются и располагаются относительно друг друга в соответствии с последовательностью их использования или с функциональными связями элементов системы, которые они представляют (например, на мнемосхемах). Они размещаются последовательно в пределах групп так, чтобы их можно было наблюдать слева направо или сверху вниз. Лицевые поверхности индикаторов следует располагать (где это возможно) в плоскости, перпендикулярной нормальной линии взора; допустимо отклонение от этой плоскости не более чем на 45е.

Индикаторы, используемые наиболее часто, а также наиболее важные индикаторы следует размещать в оптимальной зоне видимости, в пределах угла 15° от нормальной линии взора. Индикаторы рекомендуется располагать на равных (или несущественно различающихся) расстояниях от оператора.

Минимальное расстояние наблюдения индикаторов, за исключением индикаторов на ЭЛТ, должно составлять 30 см, рекомендуемое расстояние -- не менее 50 см. Для индикаторов радиолокационной информации на ЭЛТ рекомендуется расстояние наблюдения, равное 40 см, а для случаев наблюдения слабых сигналов это расстояние можно уменьшить до 25 см.

При цветовом кодировании следует использовать:

· красный цвет--для оповещения оператора о том, что выполнение задачи невозможно («отказ», «неисправность», «ошибка» и т. п.);

· мигающий красный цвет (3--5 Гц при равной длительности вспышек и интервалов между ними) -- только для обозначения аварийной ситуации;

· желтый -- для указания предельных ситуаций, требующих особого внимания и настороженности оператора;

· зеленый -- для указания нормального состояния контролируемого оборудования и возможности продолжать работу («готово», «функция включена» и т. п.);

· белый -- для указания стандартных «рабочих» состояний системы («функция выполняется» и т. п.).

Синий цвет по возможности следует избегать.

Слуховые индикаторы (устройства звуковой сигнализации, оборудование для приема речевой информации и т. п.) конструируются таким образом, чтобы не причинять неудобств оператору и чтобы руки у него оставались свободными.

При организации рабочего места важно учитывать факторы, оказывающие влияние на организацию исполнительной деятельности оператора: размеры моторного поля; величину, форму, сопротивление и направление движения органов управления; их опознавательные признаки; порядок размещения и информационную значимость воздействия органов управления на систему.

При выборе, конструировании и размещении органов управления следует руководствоваться следующими общими принципами:

· органы управления выбираются и размещаются таким образом, чтобы ни одна рука оператора не была перегруженной;

· все органы управления, которые связаны с определенной последовательностью действий или которыми манипулируют совместно, соответствующим образом группируются; при этом они располагаются так, чтобы облегчить работу оператора (действия слева направо и сверху вниз);

· наиболее важные и часто используемые органы “управления удобно размещаются в зоне легкой досягаемости;

· расположение функционально идентичных или однородных органов управления должно быть единообразным на всех панелях рабочих мест данной системы;

· обеспечивается соответствие между перемещением органов управления и вызываемыми ими эффектами;

· органы управления должны оказывать определенное сопротивление внешним воздействиям;

· органы управления окрашивают в черный или серый цвет; если требуется цветовое кодирование, то рекомендуются красный, зеленый, желто-оранжевый, белый цвета; синий используется только в том случае, если нужен дополнительный цвет.

Если органы управления связаны с индикаторами, эта связь должна быть для оператора очевидной и однозначной. Органы управления размещаются рядом с соответствующим индикатором так, чтобы ни сам орган управления, ни рука при манипуляциях с ним не закрывали индикатора. Функционально связанные органы управления и индикаторы располагаются вблизи друг друга функциональными группами. Эти группы очерчиваются хорошо заметными линиями. На панелях серого цвета для очерчивания функциональных групп, связанных с аварийными или наиболее важными действиями, рекомендуется применять красные линии шириной 4--5 мм. При красном освещении линии должны иметь желто-оранжевый или черный цвет.



Литература

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Операторская_панель

2. ГОСТ 23000-78 Система "человек-машина". Пульты управления. Общие эргономические требования. [Электронный ресурс]. http://docs.cntd.ru/document/1200012839 .

3. https://studfiles.net/preview/5376818/



ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое). РАСПОЛОЖЕНИЕ И РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА ПАНЕЛЕЙ ПУЛЬТА УПРАВЛЕНИЯ

Расположение и углы наклона панелей пульта управления для работы в положении сидя

Черт.1. Расположение и углы наклона панелей пульта управления для работы в положении сидя

Расположение и углы наклона панелей пульта управления для работы оператора в положении сидя- стоя

Черт.2. Расположение и углы наклона панелей пульта управления для работы оператора в положении сидя-стоя

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РАСПОЛОЖЕНИЕ СРЕДСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ И ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ПАНЕЛЯХ ПУЛЬТА

Зона расположения средств отображения информации и органов управления на панелях пульта в положении сидя

Черт.1. Зона расположения средств отображения информации и органов управления на панелях пульта в положении сидя. Наиболее важные для работы оператора средства отображения информации и органы управления следует располагать в зоне 1, менее важные - в зонах 2 и 3.

Таблица 1



Черт.2. Зоны расположения средств отображения информации и органов управления на панелях пульта для работы оператора в положении стоя.

Наиболее важные для работы оператора средства отображения информации и органы управления следует располагать в зоне 1, менее важные - в зонах 2 и 3.

Таблица 2



Черт.3. Зоны расположения средств отображения информации и органов управления на панелях пульта в горизонтальной плоскости для работы в положении сидя

А - зона для расположения наиболее важных и часто используемых органов управления и средств отображения информации; Б - зона для расположения нечасто используемых органов управления и средств отображения информации (в пределах досягаемости и обзора); В - зона для расположения редко используемых органов управления (в пределах максимальной досягаемости, обзор только при движении глаз и головы); Г - зона для размещения вспомогательных органов управления (вне пределов досягаемости и обзора из исходного рабочего положения)



Черт.4. Зоны досягаемости оператора в положении стоя и сидя (размеры зон даны без учета спецснаряжения)

Таблица 3

1. При расположении средств отображения информации и органов управления на панелях пульта следует учитывать следующие основные факторы:

· приоритет;

· группировки в логические блоки;

· взаимосвязь между органами управления и средствами отображения информации.

2. При установлении приоритета на место расположения необходимо учитывать, как тот или иной орган управления или средство отображения информации используется оператором и каково его воздействие на работу системы. При этом определяются следующие параметры:

· частота и степень использования;

· точность и (или) скорость считывания показаний или установка позиции органа управления;

· влияние ошибки считывания или запаздывания в выполнении операций на надежность и безопасность работы системы;

· легкость манипулирования отдельными органами управления (определяется по точности, скорости, усилиям) в разных местах расположения.

3. При размещении индикаторов и органов управления на панели применяют два способа их группировки:

· функциональный - когда объединяются индикаторы и органы управления, идентично по функциям или совместно используемые при выполнении одной задачи, а также относящиеся к одному компоненту оборудования;

· последовательный - расположение в порядке последовательности использования.

4. Средства отображения информации и органы управления на панелях пульта должны быть расположены следующим образом:

· важные и наиболее часто используемые средства отображения информации и органы управления - в пределах оптимальной зоны;

· аварийные - в легко доступных местах, но не в оптимальной зоне;

· второстепенные, периодически используемые средства отображения информации и органы управления - не в оптимальных зонах, при этом руководствуются в основном правилами группировки и взаимосвязи между ними.

5. Средства отображения информации на панелях пульта группируют и размещают в соответствии с последовательностью их использования или функциональными связями элементов системы, которые они представляют.

6. При компоновке средств отображения информации необходимо обеспечивать:

· обзор и видимость с рабочего места;

· возможность легкого опознания нужного индикатора;

· объединение средств отображения информации в последовательные или функциональные группы;

· учет взаимосвязи индикаторов с требованиями системы и органами управления, которые влияют на показания этих индикаторов.

7. При групповом размещении индикаторов для контрольного считывания необходимо выполнять следующие правила:

· при наличии в группе шести и более индикаторов располагать их в виде двух параллельных рядов (вертикальных или горизонтальных);

· не делать более 5-6 горизонтальных рядов или вертикальных;

· при наличии на панели более 25-30 индикаторов компоновать их в 2-3 зрительно отличимые группы.

8. При компоновке органов управления все органы управления располагают в зоне досягаемости, причем часто используемые - на высоте 600-1000 мм для работы в положении сидя и 1000-1400 мм для работы в положении стоя. Функционально однородные органы управления располагать единообразно на всех панелях пультов данной системы. Необходимо исключить возможность их случайного переключения.

9. Оптимальное расположение лицевой поверхности средств отображения информации относительно линий взора оператора и допустимый угол отклонения приведены на черт.5.

1 - горизонтальная линия взора; 2 - нормальная линия взора; 3 - лицевая поверхность средств отображения информации

Черт.5

10. Для наиболее часто используемых в процессе управления средств отображения информации допустимый угол отклонения их лицевой поверхности от нормальной линии взора не должен превышать 15°. Оптимальным считается расположение, перпендикулярное нормальной линии взора. Углы обзора приведены на черт.6.

Черт.6

Размещено на Allbest.ru