Магистерский диплом на тему Организационное сопровождение и технико-экономическое обоснование проведения работ по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками

Содержание:

Введение 7
1 Организационное сопровождение проведения работ по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками 9
1.1 Организационное сопровождение создания автоматизированных систем управления 9
1.2 Организационное сопровождение системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками 15
2 Обзор существующих систем управления 17
2.1 Обзор существующих систем управления 17
2.2 Патентный поиск и анализ существующих конструкций 21
3 Математическая модель системы управления 24
3.1 Подходы к созданию математической модели 24
3.2 Разработка математической модели 26
4 Проектирование системы управления 30
4.1 Выбор контроллера 30
4.2 Выбор модуля ввода аналоговых сигналов 44
4.3 Выбор модуля вывода аналогового сигнала 45
4.4 Выбор панели оператора 46
4.5 Выбор блока питания 48
4.6 Выбор датчика контроля пламени 49
4.7 Выбор термоэлектрического преобразователя 50
4.8 Выбор стационарного пирометра 51
4.9 Выбор преобразователя давления 51
4.10 Выбор измерителя трубы 52
4.10 Выбор датчика загазованности рабочей зоны 53
4.11 Выбор арматуры 54
4.12 Выбор модуля ввода и вывода дискретного сигнала 56
4.13 Выбор преобразователя частоты 58
5 Технико-экономическое обоснование выполнения проекта 60
5.1 Расчет инвестиций капитальных затрат по проекту модернизации АСУТП процесса модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками 60
5.2 Расчет себестоимости выпускаемой продукции 63
5.3 Расчет показателей экономической эффективности проекта 67
Заключение 70
Список использованной литературы 71

Введение:

Актуальность темы. На протяжении всего периода существования человечества отмечается стабильный технический прогресс, немаловажную роль в котором сыграло умение человека обращаться с металлом, создавать и обрабатывать его.
Поэтому вполне закономерно, что металлургия — это то, без чего невозможно представить наш быт, нормальное выполнение рабочих обязанностей и многое другое.
На сегодняшний день металлургия — это мощнейшая отрасль промышленности. Одним из видов обработки в металлургии является термообработка труб.
Цель термообработки труб в закалочной печи заключается в формировании с помощью теплового воздействия структуры металла, с нужными прочностными, пластическими и другими свойствами и выравнивании химического состава по его сечению. Это достигается нагревом до определенной температуры. Загрузка и выгрузка реализовывается с помощью внутрипечных рольгангов.
Перемещение труб в печи осуществляется посредством балок шагающего пода. Термическая обработка осуществляется за один проход туб, путем последовательного прохождения через: нагревательную зону.
Целью написания выпускной квалификационной работы является организационное сопровождение и технико-экономическое обоснование проведения работ по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками.
При написании работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить организационное сопровождение создания системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками;
2. Выполнить обзор литературы по теме исследования.Изучить существующие решения по теме работы;
3. Выполнить разработку математической модели процесса термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками;
4. Выбрать необходимые элементы системы управления;
5. Выполнить расчет технико-экономических показателей выполнения проекта и показать целесообразность разработки.
Объектом исследования является процесс модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками
Предметом исследования является система управления процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками.

Заключение:

В результате выполнения работы произведен проект модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками.
В первом разделе работы рассмотрено организационное сопровождение данного процесса. В результате выполнения данного раздела установлено, что термообработка труб должна выполняться в соответствии с ОСТ 36-50-86, а процесс создания автоматизированной системы сжигания – в соответствии с ГОСТ 34.601-90.
Второй раздел работы посвящен описанию технологического процесса и обзору существующих решений по данной работе.
На основе проведенного анализа регулируемых параметров и каналов внесения регулирующего воздействия, был разработан типовой вариант системы автоматического управления процессом термообработки труб в закалочной печи.
В третьем разделе работы произведена разработка математической модели объекта проектирования. была получена математическая модель объекта управления и рассчитаны ПИ и ПИД регуляторы.
Установлено, что в данном случае предпочтительным является ПИД регулятор, т.к. он имеет меньшее перерегулирование (4% против 15% у ПИ) при сопоставимом времени переходного процесса.
Четвертый раздел посвящен выбору оборудования системы управления. Детально рассмотрен выбор микроконтроллера, а также описаны все элементы системы.
В пятом разделе представлено технико-экономическое обоснование выполнения проекта. Установлено, что данный проект экономически выгодный и имеет достаточно низкий срок окупаемости.

Фрагмент текста работы:

1 Организационное сопровождение проведения работ по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом термообработки труб и муфтовых заготовок в печи с шагающими балками

1.1 Организационное сопровождение создания автоматизированных систем управления

Под АСУТП мы понимаем комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке.
Как правило, АСУТП представляет собой распределенную систему, разбитую на подсистемы, которые выполняют определенные автономные функции и имеют связь с центром. Каждая такая подсистема (узел управления) может работать автономно и во взаимодействии с другими подсистемами (узлами управления).
Порядок выполнения работ по созданию АСУТП определяется в соответствии с ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы.
Стадии создания.
Порядок выполнения и состав работ, как правило, следующий:
I. Проектные работы (в привязке к объекту). Разработка, оформление документации рабочего проекта.
II. Контроллерные комплекты.
III. Контроллерные шкафы – сборка.
Средства автоматизации в действующих установках разделения воздуха можно разделить на две группы:
1) средства контроля и регулирования параметров установки;
2) исполнительные механизмы.