Лекция 8.
Системы технологических защит. Логические элементы защит. Примеры технологических защит.
Рабочее место оператора. Эргономика рабочего места оператора.
Учебная литература: Пл. 167-176, 97-105.
План лекции.
— Автоматические системы защиты теплового оборудования
o Назначение систем защиты
o Главные и локальные защиты
o Логические элементы защит
o Обеспечение надежности действия защит
o Примеры защит
— Эргономика рабочего места оператора
o Общие сведения
o Загрузка оператора
o Эргономическое оформление рабочего места
Автоматические защиты теплового оборудования
Назначение систем защиты. Главные и локальные защиты
Системы автоматической защиты предназначены для предотвращения развития аварий оборудования при отклонении регулируемых величин за допустимые пределы. Устройства ТЗ должны срабатывать при отказе или ошибочном действии систем управления или операторов. Обычно системы защиты выполняют независимыми от остальных систем по каналам измерений и связи с внешними источниками энергии.
Автоматические защиты, обслуживающие тепловое оборудование, называются тепловыми защитами.
Устройства защиты должны быть в постоянной готовности, но срабатывать ТОЛЬКО в случае необходимости, т.е., в случае наступления предаварийной ситуации.
По степени воздействия на защищаемые установки защиты делят на:
— главные (при срабатывании происходит останов основного оборудования или значительное снижение его нагрузки);
— локальные (предотвращают развитие аварии без останова основных агрегатов и снижения их нагрузки).
Воздействие защит связано с открытием или закрытием запорных органов, остановом оборудования, включением резерва.
Действие ТЗ часто увязывают с действием электроблокировочных устройств.
Логические элементы защит
Устройства защиты характеризуются бинарным состоянием и реализуют некоторую двоичную функцию некоторого числа двоичных аргументов. Математические операции с двоичными аргументами исследуются с помощью алгебры логики или булевой алгебры.
В автоматических системах ТЗ используются следующие типовые логически функции и логические операции.
Таблица 8.1
Основные логические элементы защит
№ | Название | Таблица истинности | Реализация |
НЕ Инверсия | Х У 0 1 1 0 | ||
И Конъюнкция | Х1 Х2 У 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 | ||
ИЛИ Дизъюнкция | Х1 Х2 У 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 | ||
НИ-НИ | Х1 Х2 У 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 | ||
Два из трех | Х1 Х2 Х3 У 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 | ||
6. | XOR (исключающее ИЛИ) | Х1 Х2 У 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 |
Обеспечение надежности действия защит
Повреждения оборудования вследствие аварии и связанные с этим простои приносят большие убытки. Замена действия систем ТЗ действиями операторов в аварийных ситуациях невозможна, поэтому системы ТЗ должны быть более надежны, чем информационные подсистемы и АСР.
Надежность ТЗ определяют как числом отказов в срабатывании, так и числом ложных срабатываний.
Отказ (несрабатвание) или ложное действие систем ТЗ определяется не только надежностью входящих в нее технических элементов, но и во многом зависит от логических функций, реализуемых системой в целом. На выбор вида логической функции влияют те последствия, к которым могут привести отказы ТЗ.
Один из одного.
Эргономика рабочего места оператора
Эргономика изучает человека и его деятельность в условиях современного производства с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда.
Системы автоматизации являются системами «Человек-машина». В работе оперативного персонала, занятого в сложных АСУ, преобладают умственная и психическая нагрузка, роль физической нагрузки значительно меньше. Одна из основных задач оператора – принять решение.
Любой процесс управления с участием оператора начинается с изучения информации. На качество изучения влияют:
— способы представления информации оператору;
— психическое состояние человека;
— инженерно-психологические факторы.
Также имеют значения
— оперативная память человека (память, сохраняющая текущую информацию на время, необходимое для намеченной операции, от нескольких секунд до десятков минут);
— оперативное мышление (формирование в сознании человека плана, обеспечивающего решение поставленной задачи).
Процесс принятия решения состоит из информационной подготовки и собственно принятия решения, решения делятся на:
— детерминированные (вполне определенные, не вызывающие сомнения в правильности);
— вероятностные (принятые с той или иной вероятностью правильности принятой гипотезы);
— предельные (единственно возможные в данной ситуации, вынужденные).
Загрузка оператора
Принятие решения и его правильность зависит от индивидуальной загрузки оператора, которая складывается из следующих компонентов:
— объективной рабочей загрузки со всеми влияющими факторами (трудность решаемой задачи, неполнота информации и т.д.);
— индивидуальная профессиональная пригодность (квалификация, опыт работы по данной специальности и т.д.);
— готовность к восприятию перегрузки (выносливость, тренированность, устойчивость психического состояния);
— наличие разгрузочных мероприятий эргономического характера.
Профессиональная пригодность оператора оценивается как разгружающий фактор. Перегрузка и недогрузка должны исключаться.
Эргономическое оформление рабочего места
Главная задача эргономики – оптимизация условий труда. К оптимизации относятся следующие мероприятия:
— четкая организация работы персонала;
— достаточное количество располагаемой рабочей площади;
— оптимальному выполнению технических средств, как информационных, так и системных;
— выполнению всех необходимых требований по окружающей среде (освещение, акустика, микроклимат).
Выделяют эргономику жесткого (hardware) продукта – технических средств и эргономику мягкого продукта (software) – программного обеспечения.
Эргономика жесткого продукта зависит от возможности обозрения технических средств на приборных панелях, антропометрических требований к размерам щитов и пультов, норм потребности в площади по рабочим местам операторов, минимизации факторов окружающей среды, дизайна мыши и клавиатуры, расположения монитора и т.д.
Эргономика мягкого продукта учитывает умственную и физическую загруженность оператора при работе с технологическим процессом. Активной нагрузкой является обмен информацией и ее узнавание, такая нагрузка может быть причиной переутомления, ведущего к ошибкам в управлении. Очень важен внешний вид мнемосхем на рабочих станциях и удобство работы с ними и другим программным обеспечением.
Для устранения ошибок в управлении используют:
— фильтрацию и правильный выбор интервалов дискретизации информационных сигналов;
— обучение и обобщение опыта операторов.
Контрольные вопросы