Требования к мнемознакам и сигнальным элементам мнемосхем

Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме, должен быть разработан как единый алфавит.

Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различительные признаки мнемознаков были четкими.

Мнемознаки сходных по функциям объектов должны быть максимально унифицированы.

Форма мнемознака должна соответствовать основным функциональным или технологическим признакам отображаемого объекта.

 

80. Общие положения Щиты и Пульты

 

Щиты и пульты систем автоматизации предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, ав­томатического регулирования, защиты, блокировки, линий связи между ними (трубная и электрическая коммутация) и т. п.

Щиты и пульты устанавливаются в производственных и специальных щи­товых помещениях: операторских, диспетчерских, аппаратных и т. п.

 

81. Конструкция щитов и пультов

 

Конструкция и типы щитов и пультов определяются структурой, представ­ленной на рисунке 7.1.

 

 

Рисунок 7.1 - Конструктивная структурная схема основных элементов щитов и пультов

Каркас - жесткий, несущий, объемный или плоский металлический остов, предназначенный для установки на нем панелей, стенок, дверей, крышек, поворотных или стационарных рам, унифицированных монтажных конструкций и монтажа приборов, аппаратов, арматуры, установочных изделий, электрической и трубной проводок.

Шкаф - объемный каркас на опорной раме с установленными на нем пане­лью, стенками, дверьми, крышкой.

Панель с каркасом - объемный каркас на опорной раме с установленной на нем панелью.

Стойка - объемный или плоский каркас на опорной раме.

Корпус пульта - объемный каркас с установленными наклонной столеш­ницей, стенками, дверьми.

Щит шкафной - шкаф с установленными (на унифицированных монтаж­ных конструкциях, поворотной или стационарной раме) аппаратурой, армату­рой, установочными изделиями и с электрической и трубной проводками, под­готовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Щит панельный с каркасом - панель с каркасом с установленными на унифицированных монтажных конструкциях, поворотной или стационарной раме аппаратурой, установочными изделиями и с электрической и трубной про­водками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, уста­навливаемых на объекте.

Статив - стойка с объемным каркасом с установленными на унифициро­ванных монтажных конструкциях аппаратурой, установочными изделиями и электрическими и трубными проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Статив плоский - стойка с плоским каркасом с установленными на уни­фицированных монтажных конструкциях аппаратурой, арматурой, установоч­ными изделиями и электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Пульт - корпус с установленными на унифицированных монтажных кон­струкциях аппаратурой, арматурой, установочными изделиями и электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

 

82. Условные наименования щитов, стативов и пультов

 

В соответствии с рисунком 7.7 условное обозначение, например, статива двухсекционного, исполнения I, шириной секций 800 и 800 мм запишется сле­дующим образом:

статив C-2-I-(800 + 800)-УХЛ4-1Р00 ОСТ 36.13-90.

 

Пример записи щита шкафного с задней дверью, двухсекционного, откры­того с двух сторон, исполнения I, шириной секций 800 и 600 мм:

щит ЩШ-2-02-I-(800 + 600)-УХЛ4-ІР00 ОСТ 36.13-90.

Пример записи шкафа с задней дверью, одиночного, открытого справа, ис­полнения II, шириной 1000 мм и глубиной 800 мм, применяемого в качестве металлоконструкции для щита шкафного с задней дверью:

 

шкаф щита ЩШ-3Д-ОП-II-1000х800-УХЛ4-IP00 ОСТ 36.13-90.

 

 

Рисунок 7.6 – Структура условных обозначений стативов

 

83. Расположение приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов и пультов

 

Общие положения. Компоновка приборов и аппаратуры на фасадных па­нелях щитов, стативов и пультов по ОСТ 36.13-90, должна быть выполнена с учетом размеров и конфигурации монтажных зон.

Размеры приборов и аппаратуры, устанавливаемых на фасадных панелях, а также расстояния между ними следует определять по РТМ25-91-72 "Рекомен­дуемые расстояния между приборами на фасадах щитов и пультов". Для щитов и пультов по ОСТ 36.13-90 термин «край панели» следует понимать как линию, ограничивающую монтажную зону.

Взаимное расположение приборов и аппаратуры должно соответствовать требованиям РМ4-51-90 "Щиты и пульты управления. Принципы компоновки".

Щиты шкафные и панельные с каркасом. Фасадная панель щитов со­стоит из двух (исполнение I) или трех (исполнение II) функциональных полей

 

Щиты шкафные малогабаритные. В малогабаритных щитах устанавли­вают приборы, органы управления, сигнальную арматуру, необходимые для ме­стного управления локальными установками или агрегатами.

Приборы и аппаратура, рассчитанные на присоединение трубных прово­док, устанавливать на двери щита не допускается.

Общая масса аппаратуры, устанавливаемой на двери, не должна превы­шать 10 кг.

Пульты. В пультах столешница предназначена для размещения электриче­ской аппаратуры управления и сигнализации (кнопок и ключей управления, сигнальной арматуры и т.п.).

Приборная панель наклонной приборной приставки предназначена для размещения приборов, сигнальной арматуры, мнемосхем.

Общая масса аппаратуры, устанавливаемой на столешнице, не должна пре­вышать 12 кг.

 

Электрические проводки. Электрические проводки следует выполнять установочными и монтажными проводами, выбираемыми по ОСТ 36.13-90.

Прокладка проводов жгутами должна быть выполнена с соблюдением сле­дующих требований:

• жгуты проводов необходимо прокладывать горизонтально или верти­кально по кратчайшим расстояниям с минимальным числом изгибов и перекрещиваний;

• жгуты проводов не должны закрывать доступ к контактным и крепеж­ным устройствам приборов и аппаратуры и затруднять их обслужива­ние;

 

Трубные проводки. Трубные проводки в щитах, стативах и пультах сле­дует выполнять трубами: из полиэтилена низкой плотности, бесшовными из углеродистой стали, стальными водогазопроводными обыкновенными, медными, резиновыми в зависимости от подсоединяемых приборов и назначения проводки.

Трубные проводки не должны закрывать доступ к присоединительным и крепежным устройствам приборов и аппаратов и не должны затруднять их об­служивание.

 

Зануление (заземление). Между всеми металлическими частями щитов, стативов и пультов, скреп­ляемых между собой, обеспечивается надежное электрическое соединение.

Зануление (заземление) корпусов приборов и аппаратов, имеющих специ­альный вывод "Земля", выполняют гибким зануляющим (заземляющим) про­водником, предусматриваемым в проектной документации.

 

84. Размещение и установка щитов и пультов в щитовых помещениях

 

Для размещения щитов, стативов и пультов с установленными на них при­борами и средствами автоматизации в проектно-сметной документации преду­сматривают специальные помещения систем автоматизации.

В зависимости от назначения помещения различают:

· пункты оперативного контроля и управления (операторские),

· аппаратные залы,

· вспомогательные по­мещения и т. п.

Компоновка центрального щита. Проектирование центрального щита на базе щитов панельных с каркасом и секции из них, а также пультов выполняют с учетом:

• требований к организации рабочего места оператора (диспетчера);

• требований к выполнению интерьеров диспетчерских помещении, тре­бовании к строительной и сантехнической частям и освещению этих по­мещении;

• требований полносборного монтажа, предусматривающих поставку щитов возможно более крупными монтажными единицами;

• принципа идентичности компоновки щитов и пультов для однотипных технологических установок или агрегатов.

При этом рекомендуется:

• повороты фронта щита выполнять под углами 15, 30, 45°;

• примыкание торцевой части к линии фронта щита выполнят под углом 90°.

85. Проектная документация на щиты, пульты

 

Общие требования к разработке чертежей. Так как изготовители имеют полный комплект конструкторской до­кументации на изготовление щитов и пультов, в проекте нет необходимости де­тальной разработки всего комплекса технической документации, необходимой для изготовления щитов. Задания изготовителю на щиты и пульты долж­ны содержать специфические особенности проектируемой системы автоматиза­ции. Эти особенности отражаются в чертежах общих видов, перечне устанавли­ваемых приборов и аппаратов, их размещении на щите, характере соединений, надписях в таблицах к приборам и т. д.

Состав, содержание и порядок оформления документации, разрабатываемой в проекте для изготовления щитов, определяются РМ4107 -82 "Системы автома­тизации технологических процессов. Требования к выполнению документации на щиты и пульты".

Чертежи общих видов щитов и пультов должны выполняться с соблюде­нием требований ГОСТ 21.101-93, разд. 1., таблиц соединений и под­ключения электрических проводок должно соответствовать ГОСТ 2.105-85.

 

Чертежи общих видов щитов, стативов, пультов разрабатывают на единич­ные и составные щиты.

Чертеж общего вида единичного щита должен содержать:

• перечень составных частей;

• вид спереди;

• вид на внутренние плоскости;

• фрагменты вида (при необходимости);

• технические требования;

• таблицу надписей.

Все таблицы на чертеже должны иметь сквозную нумерацию. Чертеж обще­го вида составного щита должен содержать:

• перечень составных частей;

• вид спереди.

На чертежах общих видов щиты изображают в следующих масштабах:

• 1:10 - для единичного щита;

• 1:25 - для составного щита;

• 1:2 - для мнемосхемы, выполняемой отдельным чертежом.

Перечень элементов на чертеже общего вида щита нумеруется совместно с перечнем элементов на чертеже вида на внутренние плоскости

При выполнении чертежей на щиты и пульты, на которых имеется мнемо­схема, необходимо соблюдать следующие правила:

• мнемосхемы, размещаемые на декоративных панелях над приборными щитами, выполняются как самостоятельный документ по правилам чер­тежа общего вида единичного щита;

• мнемосхема, размещаемая на виде спереди щита или пульта совместно с приборами и аппаратурой (над приборами, на специальном поле или планшете, на наклонной приборной приставке или крышке пульта), вы­полняется в виде фрагмента на поле чертежа общего вида единичного щита или на отдельном листе. При этом на поле такого чертежа (или на его последующих листах) должна быть приведена таблица, рас­шифровывающая цвета окраски линий.

 

Вид на внутренние плоскости щита.

На чертеже вида на внутренние плоскости щита боковые стенки, поворот­ные конструкции, крышки, находящиеся в разных плоскостях, изображают ус­ловно развернутыми в плоскости чертежа.

Над изображением помещают заголовок "Вид на внутренней плоскости
(развернуто)". Для плоских щитов (например, для декоративных панелей с
мнемосхемами, стативов) помещают заголовок " Вид на внутренней плоскости".

 

86. Управление уровнем сложности системы

Системы автоматического управления должны, с одной стороны, облегчать работу операторов, а с другой - предохранять технический процесс от их ошибок.

Сложность - понятие интуитивное, и найти ее объективное определение и оценку очень трудно. Оценка сложности в одинаковой мере зависит и от субъективного опыта, и от объективных факторов.

В практических задачах сложность можно рассматривать не как объективное и измеряемое свойство физической/технической системы, а скорее как результат структуры системы и представлений о ней пользователя. Это представление - мысленная модель - определяется способом взаимодействия пользователя с системой.

Число точек измерения и управления в техническом процессе приблизительно пропорционально сложности системы. Сложность возрастает, если некоторые из параметров системы связаны, но не очевидной зависимостью.

Проблема взаимодействия между человеком и машиной может рассматриваться как проблема восприятия при функционировании неизвестной, часто весьма сложной, системы.

Снижение уровня сложности

Первейшей целью системы управления процессом является снижение уровня сложности {complexity reduction) технического процесса. Иными словами, процесс, "видимый" через интерфейс автоматизированной системы управления, должен быть проще, чем процесс, наблюдаемый с помошью обычных измерительных средств. Автоматизация не должна добавлять каких-либо сложностей, а обслуживание соответствующего оборудования - приводить к перегрузке способности операторов к восприятию.

Адекватность

Второй важной характеристикой наряду с уровнем сложности интерфейса является его адекватность (complexity matching). Уже на аппаратном уровне интерфейс должен соответствовать количеству и точности передаваемых данных. Именно количество и тип данных диктуют вид интерфейса, а не наоборот.

Если процесс характеризуется всего лишь несколькими событиями на протяжении часа, а число входных и выходных переменных - мало, то для управления вполне подойдет небольшое печатающее устройство или панель управления. Применение ЭВМ для управления таким процессом не уменьшит сложности, скорее наоборот, поскольку к сложности самого процесса будет добавлена сложность системы управления. Если технический процесс не порождает достаточного количества данных, дисплей утомляет и вызывает скуку.

 

 

87. Интерфейс пользователя как средство работы со сложными системами

 

Общее количество и тип информации, поступающей от процесса, нужно уменьшить до такой степени, чтобы не превысить порог восприятия оператора. Эта задача должна быть peшена либо разработчиками собственно технического процесса, либо разработчиками интерфейса пользователя Поэтому рекомендуется проводить структуризацию данных уже на стадии проектирования.

Наиболее естественной структурой является иерархия. В большинстве прикладных задач можно определить иерархию так, что некоторые элементы объединены в структуры, описываемые общими параметрами

Иерархическая модель по необходимости является обобщенной, но она обеспечивает полезный подход к анализу и структурированию системы управления. Применение такой модели не ограничивается рамками сборочных или обрабатывающих предприятий -- соответствующие уровни можно выделить в любой сложной системе управления.

Основу для проектирования интерфейса дает анализ целей (task analysis). Это анализ технических процессов и операций, которые необходимы для управления.

Анализ целей - это поиск ответов на следующие вопросы:

- каковы стандартные задачи;

- как эти зaдaчи выполняются;

- какая информация требуется для выполнения этих задач;

- какова степень свободы, предоставляемая оператору в случае аварийных или непредвиденных ситуаций

 

 

88. Проектирование интерфейса пользователя

 

Общие принципы

 

Необходимо тщательно проектировать аппаратное и программное обеспечение и подбирать комплектующие. Сегодня ВТ обладает большими возможностями при низкой стоимости. Поэтому вопрос не в том, применять ли последние достижения в области графических технологий, а в том, как их использовать эффективно.

 

Современные средства отображения измерительной информации - результат нескольких десятилетий развития. Стрелочные приборы дают немедленную информацию об относительной величине параметров и тенденции их изменения; цифровые приборы показывают информацию с большей точностью, но она не воспринимается так же быстро.

Три основных принципа справедливы для любого прикладного или функционального проектирования и, следовательно, для интерфейсов пользователя. Эти принципы - простота, наглядность и последовательность.

Простота

Простота (simplicity) - наиболее важный принцип для всех видов проектирования. В задачах управления процессами, в которых используются ЭВМ, каждая картинка на дисплее отображает модель физического процесса и его работу. Простота означает, что вместe с важными данными не выводится бесполезная, несущественная или избыточная информация. С другой стороны, простота вовсе не означает скудность изобразительных средств. Поскольку степень простоты нельзя объективно измерить, ее нужно рассматривать как общий принцип в контексте методов проектирования и оценки.

Наглядность

Наглядность (visibility) - это степень прозрачности функционирования системы. В идеале пользователь должен иметь ощущение прямого контакта с техническим процессом, а не с автоматизироваппой системой управления. Наглядность позволяет опознавать цели и функции устройств по некоторым визуальным образам интерфейса (цвет, форма, вид). Наглядность должна обеспечивать связь между техническим процессом, его режимах1и мысленной моделью пользователя. Система управления должна поддерживать и улучшать наглядность управляемого процесса.

Последовательность

Последовательность (consistency) означает, что для отображения одинаковых или аналогичных элементов системы применяются однотипные обозначения. Для того чтобы описание или визуализация системы были последовательными, сначала необходимо установить пли разработать принципы структурирования.

Последовательность можно рассматривать как наглядность, основанную на аналогии. Там, где наглядность необходима для первоначального понимания идеи, последовательность помогает перенести существующие знания в новый контекст.

Применение естественного языка в интерфейсе

Обмен информацией с системой управления происходит в различной форме - установка переключателей, показания ламповых индикаторов, ввод аналоговой информации с помощью манипуляторов непрерывного действия (мышь или джойстик), символы и графические изображения на экране. Стандартный способ обмена информацией - сообщения на естественном языке, выдаваемые на экран или вводимые с клавиатуры. Стиль таких сообщений отличается от обычного общения между людьми.

Важно не полагаться только на цвет как способ представления важной информации. Много людей страдает дальтонизмом и, следовательно, не в состоянии распознать цветовые атрибуты. Трудности восприятия некоторых цветов на экране могут быть связаны с особенностями освещения на рабочем месте. Поэтому выводимая информация должна обладать определенной избыточностью, например с помощью меток, текстовых вставок или графических символов, для того чтобы гарантировать правильную интерпретацию.

Отображение информации о процессе

Отображение информации о процессе на экране - один из важнейших моментов. Картина на экране может рассматриваться с пассивной - сообщить информацию, или с активной точки зрения направлять оператора при выполнении замыслов разработчика. В общем, цели процесса управления можно определить как, во-первых, вести процесс в соответствии с технологией и, во-вторых, распознавать и выявлять аварийные состояния и предпринимать необходимые меры, чтобы поддерживать безопасность процесса. Поэтому информация на экране должна обеспечивать различные типы задач:

- нормальный режимы работы: запуск, остановка, управление процессом в нормальных условиях, определение параметров, оптимизация;

- выявление аварийных состояний;

- поддержка при определении стратегии вмешательства.

 

Команды оператора

Взаимодействие между оператором и оборудованием происходит не только в направлении от машины к человеку, но и от человека к машине, если необходимо его вмешательство. Пользователь вводит данные, набирая команды на клавиатуре, нажимая кнопки на панели управления или манипулируя устройствами типа мыши или джойстика. Ниже приведены некоторые соображения, касающиеся организации ввода информации, главным образом с клавиатуры.

Очень важно, чтобы пользователь получал немедленное "ощущение", что команда управления принята, даже если соответствующая обработка не происходит сразу. Это ощущение начинается со "щелчка" клавиши или с движения курсора под действием пищи.

 

Меню

Принципы наглядности и последовательности, которые необходимо соблюдать при разработке экранов и команд, должны применяться и при организации меню.

Прежде всего, структура меню должна быть такой, чтобы пользователь быстро мог в ней разобраться. Каждое меню должно идентифицироваться названием (заголовком), как правило, совпадающим с текстом пункта меню предыдущего уровня, из которого оно вызвано.

 

89. Методы взрывозащиты

Для возникновения опасности взрыва необходимы следующие неблагоприятные условия:

1. Наличие легковоспламеняющихся паров, жидкостей, газов или горючей пыли;
2. Наличие окислителя – воздуха или кислорода;
3. Образование энергии воспламенения – электрической или тепловой.

Для провоцирования взрыва необходимо наличие перечисленных выше компонентов в определенных пропорциях.

Все известные и применяемые на практике методы защиты направлены на уменьшение риска взрыва до приемлемого уровня. При этом если система сконструирована правильно, то единичная неисправность в любом ее компоненте не должна приводить к возникновению взрыва.