Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Разработка автоматизированной системы для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия.

Содержание:

Список используемых сокращений 6
Введение 7
Глава 1. Исследование особенностей организации лесоперерабатывающего производства 9
1.1 Назначение и функции лесоперерабатывающего производства 9
1.2 Отходы лесоперерабатывающего производства и их воздействие на окружающую среду 14
Выводы по первой главе 22
Глава 2. Разработка структурной схемы автоматизированного комплекса для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия 23
2.1 Определение целей и задач автоматизации 23
2.2 Разработка структуры автоматизированного комплекса для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия 26
2.3 Выбор технических средств автоматизации 31
Выводы по второй главе 37
Глава 3. Проектирование привода и определение типа регулирования 39
3.1 Описание и настройка привода 39
3.2 Определение закона регулирования 43
3.3 Выбор регулятора 43
Выводы по третьей главе 46
Глава 4. Определение параметров качества регулирования 47
4.1 Разработка и расчет математической модели системы 47
4.2 Определение параметров настройки и качества регулирования 56
Выводы по четвертой главе 60
Глава 5. Моделирование регулятора с помощью программного комплекса MATLAB 61
Выводы по пятой главе 65
Заключение 66
Список использованных источников 67
Приложение 1 70

Введение:

Автоматизация производственных процессов – это основа технического прогресса во всех сферах промышленности. Именно внедрение автоматизированных систем в совокупности с новыми технологиями способно значительно увеличить производительность и качество труда на производственных предприятиях.
Комплексная автоматизация с применением автоматизированных систем, с широким использованием вычислительной техники существенно повышает производительность труда, снижает вероятности возникновения аварийных ситуаций. Благодаря автоматизации ликвидируется необходимость выполнения человеком однообразных, утомительных операций. Труд становится более интеллектуальным и интересным. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием [3].
Тема настоящей выпускной квалификационной работы – «Разработка автоматизированной системы для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия».
Цель выпускной квалификационной работы – разработка проектного решения по автоматизации технологического процесса утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия, а именно – производства топливных брикетов.
Исходя из темы и цели выпускной квалификационной работы, необходимо решить следующие задачи:
— исследовать назначение и функции лесоперерабатывающего производства;

— произвести анализ основных способов утилизации опилок;
— определить цели и задачи автоматизации;
— разработать структуру автоматизированного комплекса для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия;
— произвести выбор технических средств автоматизации;
— произвести программирование привода системы;
— определить закон регулирования системы автоматизации;
— определить параметры качества регулирования системы;
— произвести моделирование регулятора с помощью программного комплекса MATLAB.
Объект исследования — автоматизированная система управления технологическим процессом утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия.
Предмет исследования – оптимальные методы построения автоматизированных систем на лесоперерабатывающих предприятиях.
Методы исследования, применяемые в процессе работы:
— метод сравнения;
— метод анализа;
— изучение теоретических аспектов рассматриваемой тематики;
— разработка практических рекомендаций.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы – конечный результат работы позволит организовать на исследуемом технологическом объекте оптимальную систему автоматизации, которая обеспечит безопасность технологического процесса, сотрудников производства и позволит сэкономить материальные ресурсы предприятия.
Теоретическая значимость выпускной квалификационной работы – в ходе выполнения работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков, которые будут необходимы в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.

Заключение:

В данной выпускной квалификационной работе произведено проектирование системы автоматизации утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия.
Перед началом работы была поставлена задача проектирования системы автоматизации пресса для производства топливных брикетов. Внедрение системы автоматического регулирования улучшит технико-экономические показатели работы исследуемого объекта, повысит безопасность работы оборудования, а также улучшить условия труда персонала.
В данной выпускной квалификационной работе описан исследуемый технологический процесс. Определены и подобраны конкретные необходимые технические средства автоматизации, а именно – датчики и привод системы. Произведен выбор регулятора, а именно выбраны канал и тип регулирования, а так же закон регулирования. Рассчитаны настроечные параметры регулятора. Для определения настроечных параметров регулятора использовался табличный метод, а так же метод расчет с помощью программного комплекса MATLAB.
Система позволяет добиться высоких показателей безотказности работы, что существенно повышает качество управления и экономит энергоресурсы.
В результате выполнения настоящей выпускной квалификационной работы получен огромный объем теоретических и практических навыков, которые будут необходимы для дальнейшего повышения квалификации и дальнейшей успешной работы в данной сфере.
По завершению работы, можно утверждать, что поставленная цель полностью достигнута, а задачи выполнены.

— произвести анализ основных способов утилизации опилок;
— определить цели и задачи автоматизации;
— разработать структуру автоматизированного комплекса для утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия;
— произвести выбор технических средств автоматизации;
— произвести программирование привода системы;
— определить закон регулирования системы автоматизации;
— определить параметры качества регулирования системы;
— произвести моделирование регулятора с помощью программного комплекса MATLAB.
Объект исследования — автоматизированная система управления технологическим процессом утилизации отходов лесоперерабатывающего предприятия.
Предмет исследования – оптимальные методы построения автоматизированных систем на лесоперерабатывающих предприятиях.
Методы исследования, применяемые в процессе работы:
— метод сравнения;
— метод анализа;
— изучение теоретических аспектов рассматриваемой тематики;
— разработка практических рекомендаций.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы – конечный результат работы позволит организовать на исследуемом технологическом объекте оптимальную систему автоматизации, которая обеспечит безопасность технологического процесса, сотрудников производства и позволит сэкономить материальные ресурсы предприятия.
Теоретическая значимость выпускной квалификационной работы – в ходе выполнения работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков, которые будут необходимы в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.

Фрагмент текста работы:

1. Исследование особенностей организации лесоперерабатывающего производства
1.1 Назначение и функции лесоперерабатывающего производства

Деревообработка является одной из стремительно развивающихся сфер в промышленности России. Современное деревообрабатывающее производство позволяет посредством обработки древесины получать пиломатериалы, срубы, мебель и многие другие продукты.
Назначение лесоперерабатывающего производства – переработка древесных материалов и изготовление изделий из редева различного назначения.
Почти все отрасли лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности по своим характеристикам относятся к отраслям дискретного типа производства. Здесь есть немало однотипных изделий. Основные определяющие параметры выпускаемой продукции имеют дискретный характер. Широко используется технологическое оборудование универсального назначения. Характерной особенностью такого дискретного производства является прежде сложность анализа показателей его эффективности. К тому же такое производство сложное в организации и управлении [4].
Специализация производства, характерная для современных деревообрабатывающих предприятий, позволяет использовать в широких масштабах технологические процессы массового и серийного производства. Основными технико-экономическими характеристиками технологических процессов массового и серийного производства является производительность, экономическая эффективность, надежность. Поскольку повышение производительности и экономической эффективности является

одной из основных задач проектирования новых и модернизации старых технологических процессов и производственных систем, то предлагаемые инженерные и экономические решения должны направляться на выполнение именно этих актуальных задач. В соответствии с тем и в интересах всего общества перед деревообрабатывающим производством возникают такие большие и важные задачи:
— повышение производительности труда и эффективности производства за счет повышения уровня автоматизации, рационализации оборудования и технологических процессов, внедрение новых форм организации и управления производством;
— оптимизация технологических процессов для получения наибольшей эффективности;
— внедрение гибкого автоматизированного производства на базе использования робототехнических устройств и вычислительной техники;
— оптимизация организации и управления на различных уровнях производства на базе современных экономико-математических методов и компьютерных средств.
Особенность очерченных задач заключается в необходимости ускоренного развития фундаментальной для деревооброблення области науки — технологии, экономики и управления на основе технической кибернетики, вычислительной техники, широкой математизации прикладных знаний.
Технологические процессы лесоперерабатывающего производства отличают следующие основные особенности:
1. Большая длина технологических потоков и коммуникаций (от потоков первичной обработки древесины до потоков изготовления плитных материалов и многих других).
2. Разнообразие видов обработки, сосредоточенных в одном производстве (механическая, пьезо- и гидротермические, химическая и физико-химическая — например, в процессе отделки и др.).
3. Массовость производства и большое количество сорто-типоразмеров деталей и полуфабрикатов, одновременно находящихся в производстве.
4. Подавляющее количество проходных технологических операций.
5. Существенно нестабильная длительность выполнения даже однородных операций.
Ритмичность производственного процесса является важным условием успешного выполнения задач как по количественным, так и по качественным показателям. Поэтому в потоковом производстве, в автоматизированных производственных системах требуется строго определенная длительность (синхронность) всех производственных операций. Несоблюдение этого требования приводит к возникновению значительных дополнительных потерь оперативного времени на деревообрабатывающих предприятиях, снижение эффективности использования оборудования и других связанных с ним технико-экономических показателей [12].
Все оборудование деревообрабатывающих производств подразделяют на четыре класса:
I – основное технологическое;
II – вспомогательное;
III – околостаночное и внутрицеховое транспортное;
IV – для подготовки инструмента и обслуживания производства.
В зависимости от применения оборудование различают по видам производства: например, общей деревообработки, лесопиления, мебельное, фанерного производства и т. д.
По степени распространения различают станки общего назначения (круглопильные, сверлильные, токарные, фуговальные) и специальных производств (шпонострвгальные, лущильные, бондарные).
Различают также станки универсальные, специализированные и специальные. На универсальном оборудовании можно выполнять различные технологические операции, а на специализированном — только определенные. Специальные станки предназначены для производства определенной продукции, например шпона, тары и т. п.
По точности обработки станки изготовляют низкой (Н), средней (С), повышенной точности (П) и особо точные (О).
При маркировке станков приняты следующие буквенные индексы первой буквы модели: рамы лесопильные – Р, круглопильные станки – Ц, ленточнопильные – Л, фрезерные – Ф, фуговальные, рейсмусовые, строгальные – С, шипорезные – Ш, шлифовальные – Шл, ножницы для резки шпона – НФ, лущильные – Лу, заточные станки – Тч.
В современном деревообрабатывающем производстве отдельные станки монтируют в определенной последовательности и соединяют специальными устройствами в единые технологические потоки, называемые линиями. По степени автоматизации линии подразделяются на поточные, полуавтоматические и автоматические.
Поточной называют линии рабочих машин, расположенных в порядке выполнения операций технологического процесса и требующих индивидуального обслуживания. Машины (станки) могут работать обособленно или быть связаны транспортными устройствами.
Автоматической является система взаимосвязанных рабочих машин, расположенных по ходу технологического процесса и автоматически осуществляющих технологические, переместительные и загрузочные операции.
В полуавтоматических линиях лишь отдельные станки (операции) требуют индивидуального обслуживания.
В производстве строганого шпона применяют поточные линии раскроя кряжей на заготовки и строгания – сушки – сортировки шпона.
Оборудование цехов строганого шпона по возложенным на него технологическим функциям классифицируют следующим образом:
Оборудование для раскроя кряжей на заготовки: цепные бензиномоторные и электропилы (для обрезки по длине кряжей больших диаметров), горизонтальные лесопильные рамы и ленточные станки.
Оборудование для окорки кряжей и заготовок: топоры или специальный фрезерный инструмент.
Оборудование для гидротермической обработки: автоклавы и парильные камеры (ямы).
Оборудование для строгания – горизонтальные, вертикальные и наклонные шпонострогальные станки, смонтированные в поточные линии.
Оборудование для сушки шпона: сушилки с паровым и газовым обогревом, которые в зависимости от конструкции несущего элемента могут быть роликовыми, ленточными и сетчатыми.
Оборудование для обрезки, починки шпона и сортировки: ножницы гильотинного типа; шпонопочиночные автоматы; поточные линии или сортирующие агрегаты автоматического действия.
Для механизации вспомогательных и транспортных операций применяют электрокары, кран-балки, козловые краны, бревнотаски, автоподатчики чураков, конвейеры-накопители и конвейеры-петлеукладчики, стопоукладчики, электропогрузчики, загрузчики шпона и т. п.
Системам управления производственными процессами свойственно следующее:
1. Широкое использование систем с оператором в контуре управления.
2. Отсутствие добротных датчиков параметров процессов, отсутствие обоснованных должным образом метрологических основ измерения (например, для процессов сушки.
3. Операторы, как обычно, работают в условиях острого дефицита времени и информации.
4. К операторам относятся весьма жесткие требования: точное глазомер, хорошее знание большого количества стандартов и технических условий, способность быстро принимать решения.