Помощь студентам в учебе
Алгоритм измерения длины трубы в системе учёта готовой продукции
|
АННОТАЦИЯ 2
Введение 7
Глава 1. Система учета готовой продукции 10
1.1. Т ехнологический процесс производства труб 11
1.2. Разработка технического задания 13
1.3. Обзор действующего измерителя СУПР 15
Выводы по главе 1 17
Глава 2. Выбор оборудования с использованием средств автоматики фирмы Siemens 18
3.1. Выбор программируемого логического контроллера 18
3.2. Выбор блока питания 21
3.3. Выбор модулей входов/выходов 24
Выводы по главе 2 24
Глава 3. Разработка программы для ПЛК S7-300 25
3.1. Блок - схема алгоритма измерения длины трубы 25
3.2. Описание языка Step 7 28
3.3. Описание Simatic Manager 31
3.4. Реализация алгоритма на языке Step 7 36
3.5. Реализация человеко-машинного интерфейса 41
3.5.1. Описание Simatic WinCC Flexible 41
3.5.2. Разработка интерфейса 42
Выводы по главе 3 44
Глава 4. Получение нового средства измерения 45
4.1. Описание типа 45
4.2. Сравнительный анализ действующего и нового СУПР 47
Выводы по главе 4 48
Заключение 49
Библиографический список 50
Приложение А 51
Введение 7
Глава 1. Система учета готовой продукции 10
1.1. Т ехнологический процесс производства труб 11
1.2. Разработка технического задания 13
1.3. Обзор действующего измерителя СУПР 15
Выводы по главе 1 17
Глава 2. Выбор оборудования с использованием средств автоматики фирмы Siemens 18
3.1. Выбор программируемого логического контроллера 18
3.2. Выбор блока питания 21
3.3. Выбор модулей входов/выходов 24
Выводы по главе 2 24
Глава 3. Разработка программы для ПЛК S7-300 25
3.1. Блок - схема алгоритма измерения длины трубы 25
3.2. Описание языка Step 7 28
3.3. Описание Simatic Manager 31
3.4. Реализация алгоритма на языке Step 7 36
3.5. Реализация человеко-машинного интерфейса 41
3.5.1. Описание Simatic WinCC Flexible 41
3.5.2. Разработка интерфейса 42
Выводы по главе 3 44
Глава 4. Получение нового средства измерения 45
4.1. Описание типа 45
4.2. Сравнительный анализ действующего и нового СУПР 47
Выводы по главе 4 48
Заключение 49
Библиографический список 50
Приложение А 51
ЧТПЗ - промышленная группа металлургического комплекса России, является одной из крупнейших отечественных компаний-производителей трубной продукции с общей долей рынка около 17%.
Входит в десятку крупнейших трубных компаний мира. Группа ЧТПЗ объединяет предприятия и компании черной металлургии: Челябинский трубопрокатный завод, Первоуральский новотрубный завод, складской комплекс, осуществляющий реализацию трубной продукции Группы в регионах, компанию по заготовке и переработке металлолома "МЕТА"; предприятия по производству магистрального оборудования "СОТ", "ЭТЕРНО", MSA (Чехия); нефтесервисный бизнес представлен компанией "Римера".
Основной целью Группы ЧТПЗ является комплексное удовлетворение потребностей российских и мировых компаний топливно¬энергетического комплекса за счет разработки и поставки интегрированных решений для магистрального и внутрипромыслового трубопроводного транспорта.
Обладая достаточным количеством мощностей по производству сварных и бесшовных труб широкого сортамента, развитой системой складов, ЧТПЗ позиционирует себя как эффективного универсального игрока на трубном рынке России и стран СНГ, специализирующегося на изготовлении трубной продукции для всех основных секторов экономики.
Вся производимая на предприятии ОАО «ЧТПЗ» продукция прошла добровольную сертификацию российскими и международными сертификационными органами. Качество труб, соединительных деталей трубопроводов, трубопроводной арматуры - все это подтверждено сертификатами германской фирмы в соответствии с требуемыми стандартами.
Любая нормативная документация (ГОСТы, технические условия, спецификации) обязательно предусматривает следующие виды контроля труб, СДТ и ТПА:
• контроль качества наружной поверхности;
• контроль качества внутренней поверхности;
• контроль геометрических параметров: наружного и (или)
внутреннего диаметров, толщины стенки, кривизны,
перпендикулярности торцов к оси трубы, параметров фаски (согласно нормативной документации);
• контроль марки стали.
В соответствии с требованиями нормативной документации контролю подвергаются химический состав, механические, технологические свойства труб, СДТ и ТПА и другие параметры.
Визуальный контроль наружной поверхности труб является обязательным видом контроля для всех типоразмеров и назначений труб, выпускаемых предприятием. Производится непосредственно на инспекционных столах контролерами без применения увеличительных средств. Осмотр поверхности производится участками с последующей перекантовкой каждой трубы таким образом, чтобы осмотренной оказалась вся поверхность трубы.
Визуальный контроль внутренней поверхности труб является традиционным для труб общепромышленного назначения. Суть его в том, что каждая труба, имеющая достаточно большой внутренний канал, с противоположной от контролера стороны просвечивается
электролампочкой или подсветкой рефлекторного типа, для эффективности осмотра внутренней поверхности по всей длине трубы. Также осуществляется контроль с применением перископов по специальной методике с увеличением участка контролируемой поверхности.
Контроль труб с малым внутренним сечением осуществляется невооруженным глазом или с применением увеличения на образцах, разрезанных вдоль образующей трубы.
Приборный контроль применяется для оценки качества наружной и внутренней поверхности труб в соответствии с требованиями нормативной документации или по согласованию с заказчиком. Приборами для такого контроля являются установки ультразвукового контроля.
Контроль толщины стенки осуществляется на обоих концах трубы микрометром трубного типа МТ второго класса точности либо пружинным индикатором нажимного действия в нескольких диаметрально противоположных точках, производится с помощью ультразвуковых приборов.
Контроль наружного диаметра контролируется вручную с помощью гладкого микрометра типа МК второго класса точности либо калиброванными скобами, не менее чем в двух сечениях. В каждом сечении производится не менее двух замеров во взаимно перпендикулярных плоскостях. Приборный контроль применяется для труб ответственного назначения и производится одновременно с контролем сплошности поверхности, толщины стенки на ультразвуковых приборах.
Требования по кривизне труб, как правило, обеспечиваются технологией производства: производится замер фактической кривизны поверочной линейкой длиной 1 метр и набором щупов.
Контроль торцевого кольца (притупления) фаски производится по требованию нормативной документации с помощью измерительной линейки или шаблона.
Контроль угла фаски производится по требованию нормативной документации при помощи угломера или шаблона.
Замер длины труб производится с помощью линеек, рулеток или автоматически на специальных установках при помощи инкрементальных датчиков...
Входит в десятку крупнейших трубных компаний мира. Группа ЧТПЗ объединяет предприятия и компании черной металлургии: Челябинский трубопрокатный завод, Первоуральский новотрубный завод, складской комплекс, осуществляющий реализацию трубной продукции Группы в регионах, компанию по заготовке и переработке металлолома "МЕТА"; предприятия по производству магистрального оборудования "СОТ", "ЭТЕРНО", MSA (Чехия); нефтесервисный бизнес представлен компанией "Римера".
Основной целью Группы ЧТПЗ является комплексное удовлетворение потребностей российских и мировых компаний топливно¬энергетического комплекса за счет разработки и поставки интегрированных решений для магистрального и внутрипромыслового трубопроводного транспорта.
Обладая достаточным количеством мощностей по производству сварных и бесшовных труб широкого сортамента, развитой системой складов, ЧТПЗ позиционирует себя как эффективного универсального игрока на трубном рынке России и стран СНГ, специализирующегося на изготовлении трубной продукции для всех основных секторов экономики.
Вся производимая на предприятии ОАО «ЧТПЗ» продукция прошла добровольную сертификацию российскими и международными сертификационными органами. Качество труб, соединительных деталей трубопроводов, трубопроводной арматуры - все это подтверждено сертификатами германской фирмы в соответствии с требуемыми стандартами.
Любая нормативная документация (ГОСТы, технические условия, спецификации) обязательно предусматривает следующие виды контроля труб, СДТ и ТПА:
• контроль качества наружной поверхности;
• контроль качества внутренней поверхности;
• контроль геометрических параметров: наружного и (или)
внутреннего диаметров, толщины стенки, кривизны,
перпендикулярности торцов к оси трубы, параметров фаски (согласно нормативной документации);
• контроль марки стали.
В соответствии с требованиями нормативной документации контролю подвергаются химический состав, механические, технологические свойства труб, СДТ и ТПА и другие параметры.
Визуальный контроль наружной поверхности труб является обязательным видом контроля для всех типоразмеров и назначений труб, выпускаемых предприятием. Производится непосредственно на инспекционных столах контролерами без применения увеличительных средств. Осмотр поверхности производится участками с последующей перекантовкой каждой трубы таким образом, чтобы осмотренной оказалась вся поверхность трубы.
Визуальный контроль внутренней поверхности труб является традиционным для труб общепромышленного назначения. Суть его в том, что каждая труба, имеющая достаточно большой внутренний канал, с противоположной от контролера стороны просвечивается
электролампочкой или подсветкой рефлекторного типа, для эффективности осмотра внутренней поверхности по всей длине трубы. Также осуществляется контроль с применением перископов по специальной методике с увеличением участка контролируемой поверхности.
Контроль труб с малым внутренним сечением осуществляется невооруженным глазом или с применением увеличения на образцах, разрезанных вдоль образующей трубы.
Приборный контроль применяется для оценки качества наружной и внутренней поверхности труб в соответствии с требованиями нормативной документации или по согласованию с заказчиком. Приборами для такого контроля являются установки ультразвукового контроля.
Контроль толщины стенки осуществляется на обоих концах трубы микрометром трубного типа МТ второго класса точности либо пружинным индикатором нажимного действия в нескольких диаметрально противоположных точках, производится с помощью ультразвуковых приборов.
Контроль наружного диаметра контролируется вручную с помощью гладкого микрометра типа МК второго класса точности либо калиброванными скобами, не менее чем в двух сечениях. В каждом сечении производится не менее двух замеров во взаимно перпендикулярных плоскостях. Приборный контроль применяется для труб ответственного назначения и производится одновременно с контролем сплошности поверхности, толщины стенки на ультразвуковых приборах.
Требования по кривизне труб, как правило, обеспечиваются технологией производства: производится замер фактической кривизны поверочной линейкой длиной 1 метр и набором щупов.
Контроль торцевого кольца (притупления) фаски производится по требованию нормативной документации с помощью измерительной линейки или шаблона.
Контроль угла фаски производится по требованию нормативной документации при помощи угломера или шаблона.
Замер длины труб производится с помощью линеек, рулеток или автоматически на специальных установках при помощи инкрементальных датчиков...
В данной работе решались следующие задачи: усовершенствование алгоритма измерения длины трубы, путем повышения точности измерения, за счет увеличения количества датчиков, устранение неполадок, учет всех параметров, а так же автоматизация работы оператора и подсчета длины труб в пакете на базе контроллера SIMATIC S7-300 фирмы Siemens. В ходе проведенных исследований были получены следующие результаты:
1. Произведен анализ действующего измерителя длины и массы труб СУПР, который показал, что относительная погрешность измерений не соответствует требованиям технического задания. Как следствие, было принято решение о создании нового типа средства измерений, и уменьшить относительную погрешность, за счет увеличения количества датчиков.
2. В рамках усовершенствования алгоритма по критериям, предъявляемым в техническом задании объем рабочей памяти - не менее 384 Кб; времени выполнения логических операций - не более 5 мкс; кол-во дискретных/аналоговых каналов - не менее 1024; выбран контроллер Siemens SIMATICS-300 с центральным процессором 315-2 PN/DP.
3. Разработана и реализована в среде SIMATIC Manager программа для работы ПЛК S7-300 на языке Simatic Step 7, обеспечивающая ввод данных оператором, таких как: расстояние между датчиками, диапазон длины трубы для каждого кармана, максимальное количество труб в кармане; управление технологическим процессом, посредством перехода в ручной или автоматический режим работы, сортировка по карманам, в случае выявления бракованной трубы возможность оператора, перейдя в ручной режим, поместить трубу в карман для брака, а также произвести очистку наполненного кармана, путем нажатия одной кнопки.
4. Сравнительный анализ действующего и нового измерителя СУПР показал, что новый тип средства измерений предполагает наличие большего количества датчиков, но, не смотря на это, относительная погрешность измерений уменьшилась в 2 раза, что и требовалось по техническому заданию.
5. В дальнейшем планируется ввести дополнительный стенд, который полностью будет повторять действия существующего, но с его помощью станет возможным уменьшить время простоя, повысить коэффициент технического использования, обеспечить более высокую надежность системы и сохранить требуемую точность измерений с минимальными потерями во времени, и как следствие и в прибыли. Так же в дальнейшем планируется ввести архивацию данных, позволяющую проводить анализ работы и производить запись результатов.
1. Произведен анализ действующего измерителя длины и массы труб СУПР, который показал, что относительная погрешность измерений не соответствует требованиям технического задания. Как следствие, было принято решение о создании нового типа средства измерений, и уменьшить относительную погрешность, за счет увеличения количества датчиков.
2. В рамках усовершенствования алгоритма по критериям, предъявляемым в техническом задании объем рабочей памяти - не менее 384 Кб; времени выполнения логических операций - не более 5 мкс; кол-во дискретных/аналоговых каналов - не менее 1024; выбран контроллер Siemens SIMATICS-300 с центральным процессором 315-2 PN/DP.
3. Разработана и реализована в среде SIMATIC Manager программа для работы ПЛК S7-300 на языке Simatic Step 7, обеспечивающая ввод данных оператором, таких как: расстояние между датчиками, диапазон длины трубы для каждого кармана, максимальное количество труб в кармане; управление технологическим процессом, посредством перехода в ручной или автоматический режим работы, сортировка по карманам, в случае выявления бракованной трубы возможность оператора, перейдя в ручной режим, поместить трубу в карман для брака, а также произвести очистку наполненного кармана, путем нажатия одной кнопки.
4. Сравнительный анализ действующего и нового измерителя СУПР показал, что новый тип средства измерений предполагает наличие большего количества датчиков, но, не смотря на это, относительная погрешность измерений уменьшилась в 2 раза, что и требовалось по техническому заданию.
5. В дальнейшем планируется ввести дополнительный стенд, который полностью будет повторять действия существующего, но с его помощью станет возможным уменьшить время простоя, повысить коэффициент технического использования, обеспечить более высокую надежность системы и сохранить требуемую точность измерений с минимальными потерями во времени, и как следствие и в прибыли. Так же в дальнейшем планируется ввести архивацию данных, позволяющую проводить анализ работы и производить запись результатов.
