Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Описание технологического процесса изготовления трубной
продукции 9
1.2 Сравнительный анализ известных методик контроля сварочных
швов 17
1.3 Анализ технологического задания на установку 23
1.4 Обзор существующих установок УЗК 25
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДЛЯ УЗК КОНТРОЛЯ ШВОВ ТРУБНОГО
ПРОИЗВОДСТВА 35
2.1 Устройство работы УЗК 35
2.2 Описание оптического измерительного устройства 42
2.3 Принцип работы оптического устройства 47
2.4 Работа комплекса установки 50
2.5 Обработка данных 55
2.6 Работа комплекса системы 57
2.7 Разработка функциональной схемы автоматизации 62
2.8 Разработка электрических схем соеденения элементов системы
автоматизации 63
2.9 Реализация в TIA Portal 64
2.10 Разработка системы визуализации управления технологическим
процессом 64
2.11 Разработка алгоритма управления 67
3 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 70
3.1 Обоснование проекта с экономической эффективности 70
3.2 Расчет производственной программы 70
3.2.1 Производственная программа 70
3.2.2 Расчет фактического годового фонда рабочего времени 70
3.3 Расчет капитальных затрат 72
3.4 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 74
3.4.1 Расчет фонда заработной платы 74
3.4.2 Расчет годовой суммы амортизации 77
3.4.3 Расчет материальных затрат 77
3.4.4 Расчет прочих затрат 78
3.5 Расчет прибыли 79
3.6 Расчет срока окупаемости проекта 79
3.7 Сводная таблица технико-экономических расчетов 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 88
ПРИЛОЖЕНИЕ В 92
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 109
Автоматизация технологических процессов - высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации производства, при котором частично или полностью сведено к минимуму применение человеческих усилий. Основной целью автоматизации является повышение качества исполнения процесса.
Методы неразрушающего контроля используются во многих отраслях промышленности и играют важную роль в повышении качества и надежности выпускаемой продукции. Контроль выпускаемой продукции распространен в различных областях производства. Это связано с экономией времени и материальных затрат компании.
Ультразвуковой контроль, особенно акустическая дефектоскопия, в настоящее время широко применяется в различных отраслях машиностроения, энергетики и строительства. Данный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами контроля. Таких как: высокая чувствительность и точность, повышение производительности за счет одновременного контроля нескольких сварных швов, возможность автоматизации процесса.
Применение ультразвукового контроля в России и за рубежом достиг 7080%. Например, контроль сварных швов большой толщины производится только с помощью ультразвука, это можно объяснить повышенной чувствительностью, точностью обнаружения дефектов, безопасностью и меньшей стоимостью акустических методов.
В выпускной квалификационной работе в первой главе должен быть подробно описан весь технологический процесс производства труб. Также должен быть подробно рассмотрен контроль качества труб, а именно систему автоматического управления линии диагностики труб. Для модернизации системы автоматизации должны быть предъявлены цели, задачи, а также
требования. Для системы автоматизации должны быть рассмотрены несколько существующих вариантов систем диагностики труб.
Вторая глава должна включать в себя функциональную схему автоматизации, электрические схемы подключения оборудования, написание программного обеспечения работы системы автоматизации и алгоритм работы системы. Также должно быть подобрано оборудования для модернизации системы, проработана визуализация технологического процесса.
В третьей главе выпускной квалификационной работы представлена экономическая составляющая проекта, которая содержит в себе краткую характеристику подразделения, рассчитанную производственную программу, годовой фонд рабочего времени, суммарные затраты, прибыль до внесения изменений и после, также срок окупаемости проекта.
Результаты выполнения модернизации системы управления линии диагностики труб представлены в заключении выпускной квалификационной работы.
При выполнении выпускной квалификационной работы была осуществлена модернизация системы автоматического ультразвукового контроля сварных швов труб на АО «ВТЗ». Новая система была разработана на основе нового и надежного оборудования и соответствовала всем требованиям, предъявляемых к САУ. Предложенная модернизация позволит исключить выпуск труб с дефектами за счет эффективности и точности установки контроля, а также улучшить условия труда оператора системы.
Для системы автоматизации были разработаны функциональная схема и электрические принципиальные схемы. Также была разработана архитектура подключения основного оборудования, где показана функциональная принадлежность каждого элемента управления.
Для модернизированной системы было подобрано необходимое оборудование: HM-панель КТР700 Basic, контроллер Siemens SIMATIC S7- 1214, система технического зрения Delta Electronics DMV300G, двигатель Dorna DNBB18-05D5BK1AMAS, а также необходимые датчики.
Разработан алгоритм работы системы автоматического управления и разработана программа работы системы и визуализация для автоматического и ручного режима работы системы.
В экономической части проекта были рассчитаны капитальные затраты на модернизацию, которые составят 1774250 руб. Экономия по расходам на содержание и эксплуатацию системы в год составит 1263915,64 руб. Чистый дисконтированный доход равен 1195951,75 руб., что больше 0, а индекс доходности равен 1,58, что больше 1. Отсюда делаем вывод о том, что модернизация системы является экономически эффективной.
Таким образом, срок окупаемости составляет 1,4 года, что меньше 3 лет, а, следовательно, удовлетворяет нашим требованиям.
