Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессом нормализации труб в печи

Содержание:

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 7

1.1 Техническая характеристика печи для нормализации труб 7

1.2 Анализ технологического процесса нормализации труб в печи 8

1.3 Обзор технических средств автоматизации 10

1.4 Выводы по первому разделу 23

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 24

2.1 Расчёт передаточной функции объекта управления 24

2.2 Определение настроечных коэффициентов регулятора 32

2.3 Показатели качества регулирования 37

2.4 Выводы по второму разделу 41

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 42

3.1 Выбор технических средств и их описание 42

3.2 Проектирование структурной схемы управления 64

3.3 Выводы по третьему разделу 79

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82

Введение:

Автоматизация производственного процесса – это комплекс мероприятий, основная цель которых состоит в замене ручного труда рабочего персонала на машинный автоматизированный труд. С этой целью все технологические операции, которые могут выполняться без участия человека, подлежат автоматизации за счет применения различных исполнительных механизмов, управление которыми осуществляется с помощью микропроцессоров в соответствии с заложенными в них алгоритмами.

Совсем недавно процесс автоматизации начал свое зарождение и развитие. На сегодняшний день большое количество технологических операций и производственных процессов автоматизированы. Таким образом в ближайшем будущем прогнозируется сведение к минимуму необходимости использования ручного труда.

Автоматизации подлежат как отдельные операции и технологические процессы, так и полные производственные циклы. Для автоматизации производственных процессов применяются различные исполнительные механизмы, которые могут представлять собой как относительно простые и примитивные датчики, так и сложные автоматизированные комплексы, способные выполнять множество различных операций.

Подавляющее большинство современных производственных организаций стремятся к максимально возможному уровню автоматизации своих производственных процессов. Это объясняется тем, что в современных условиях высокой конкурентоспособностью обладают именно те предприятия, которые характеризуются высоким уровнем автоматизации. Существуют и другие факторы, способствующие развитию автоматизации производственных процессов. К ним относятся: вредные и опасные условия труда, а также высокая стоимость ручного труда.

При автоматизации технологических процессов наблюдается сокращение продолжительности производственного цикла, уменьшается себестоимость конечной продукции, сокращаются производственные расходы, сведение к минимуму ошибок персонала и человеческого фактора. Как правило, при внедрении в технологические процессы автоматизированных систем управления происходит комплексное решение вышеуказанных задач.

Основная цель, которая преследуется в процессе автоматизации производственных процессов, заключается в замене ручного труда рабочего персонала на машинный автоматизированный труд. Помимо этого существует и ряд второстепенных целей, которые преследуются процессов автоматизации:

1) минимизация человеческого труда и количества необходимого рабочего персонала;

2) оптимизация производственных процессов и издержек производства;

3) увеличение номенклатуры выпускаемой продукции;

4) наращивание производственных мощностей;

5) увеличение уровня безопасности производственных процессов и технологических операций.

Тема данной выпускной квалификационной работы – «Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессом нормализации труб в печи».

Цель выпускной квалификационной работы – разработка практического решения по автоматизации системы управления технологическим процессом нормализации труб в печи.

Исходя из темы и цели выпускной квалификационной работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:

– исследовать техническую характеристику печи для нормализации труб;

– произвести анализ технологического процесса нормализации труб;

– произвести обзор технических средств автоматизации;

– разработать математическое описание объекта и системы управления;

– определить настроечные коэффициенты регулятора;

– определить показатели качества регулирования;

– произвести проектирование системы управления;

– произвести выбор технических средств и их описание;

– произвести проектирование структурной схемы управления.

Объект исследования – автоматизированная система управления технологическими процессом нормализации труб в печи.

Предмет исследования – анализ различных вариантов разработки автоматизированной системы управления технологическими процессом нормализации труб в печи.

При написании выпускной квалификационной работы будут применены такие методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ, применяемый в процессе выбора используемого оборудования и метод классификации. Практические методы, используемые в работе – наблюдение, сравнение.

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков по исследуемой тематике, которые будет необходимы в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.

Заключение:

Основной путь развития и прогресса всех отраслей промышленности заключается в постоянном совершенствовании и развитии средств автоматизации технологических процессов и методов производства продукции. Уровень производительности и качество выпускаемой продукции напрямую зависят от наличия в технологических и производственных процессах современных и эффективных средств автоматизации.

В данной выпускной квалификационной работе разработана автоматическая система регулирования температуры печи для нормализации труб.

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].

Разработанная система управления обеспечит высокую стабильность параметров, что позволит снизить количество брака при производстве удлинителей валов электродвигателей на исследуемом предприятии. Что бы не было брака скорость охлаждения при достижении в 200 градусов замедляется.

По завершению выполнения выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:

– дана общая характеристика современных систем автоматизации печей;

– исследована методология построения систем автоматизации печей;

– исследованы технические и программные средства, необходимые для автоматизации регулирования температуры печей;

– дана общая характеристика технологического процесса;

– произведен анализ особенностей технологического оборудования производства и режимов его работы;

– сформированы требования к системе автоматизации;

– разработана структура системы автоматизации регулирования температуры печи;

– произведен выбор необходимых технических средств системы автоматизации;

– произведена разработка рекомендаций по внедрению и монтажу системы автоматизации;

– исследован вопрос обеспечения безопасных условий труда при работе с системой автоматизации.

По завершению работы, можно утверждать, что поставленная цель полностью достигнута, а задачи выполнены.

Фрагмент текста работы:

1 ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Техническая характеристика печи для нормализации труб

Процесс нормализации производится с применением роликовой печи.

Роликовая печь – проходная печь непрерывного действия, подина которой состоит из большого числа вращаемых специальным приводом роликов, выполненных из жаропрочной стали или водоохлаждаемых.

Самым ответственным элементом роликовой печи являются ролики. Их стойкость зависит от температуры в печи и ширины печи. Печи с температурой газа 800-1000 °С оснащают неохлаждаемыми роликами, а с температурой 1000-1200 °С – роликами с водоохлаждаемым несущим валом, пространство между которым и бочкой заполнено теплоизолятором.

В любом случае в роликах охлаждают цапфы (цапфа – часть оси или вала, опирающаяся на подшипник). В подавляющем большинстве случаев ролики делают водоохлаждаемыми, с гладкой бочкой из жаропрочной хромоникелевой стали. Во избежание деформации бочки ролика, он должен вращаться постоянно, – остановки допустимы не дольше, чем на 3-4 минуты.