Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 7
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса цеха «Высота -
239» 7
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма 15
1.3 Требования к приводам и системе автоматизации 19
1.4 Выбор системы привода 20
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 23
1.5.1 Расчет полного цикла работы механизма 23
1.5.2 Построение нагрузочных диаграмм 25
1.5.3 Проверка двигателя по условиям нагрева и перегрузки 30
1.6 Выбор основного силового оборудования 31
1.7 Защиты привода, расчет установок защитных устройств 34
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 36
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 36
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 37
2.2.1 Выбор программируемого логического контроллера 37
2.2.2 Выбор станции удаленного ввода-вывода 39
2.2.3 Выбор датчиков 41
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода проектируемого
агрегата 44
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 46
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 46
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 53
3.1 краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 53
3.2 Расчет производственной программы цеха 54
3.3 расчет сметы капитальных затрат 56
3.4 Расчет РСЭО 58
3.5 Расчет прибыли и показателей рентабельности 60
3.6 Расчет срока окупаемости проекта 65
3.7 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
Группа ЧТПЗ является одной из ведущих промышленных групп металлургического комплекса России, 2-м по объему производства производителем труб в стране. По итогам 2006 года доля рынка компании в общероссийском производстве трубной продукции составила более 22%. Суммарный оборот превышает 3 млрд. дол. На предприятиях Группы трудятся более 25000 человек. Стратегия компании направлена на комплексное удовлетворение потребностей предприятий топливно-энергетического комплекса. Управление активами Группы ЧТПЗ осуществляет компания ARKLEY CAPITAL.
«Цех «Высота 239» оснащен современным оборудованием по обработке металла, а также механизмов транспортировки готовых изделий и заготовок. Цех осуществляет выпуск продукции разного сортамента и назначения, в том числе трубы, предназначенные для транспортировки углеводородов, со специальным антикоррозийным полимерным покрытием, внутренней и внешней стороны. Одним из элементов технологического процесса на линии внутреннего антикоррозийного покрытия является транспортировка трубы для последующей передачи на другие станции».
Обеспечивать соответствие международным стандартам качества были призваны самые инновационные технологии. Первостепенное значение для автоматизации производства имеют электропривод и разработка мехатронных систем управления.
Мехатронной системой принято называть комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов, между которыми осуществляется обмен информацией и объединенных общей системой управления. «Объединение двигателей с информационными датчиками привело к созданию так называемых мехатронных модулей движения, в которых достигнута интеграция трех устройств
различной физической природы: механических, электротехнических и
электронных».
Так в данной выпускной квалификационной работе рассматривается установка цеха «Высота 239», принимающая непосредственное участие в сложном технологическом процессе производства.
Был выбран привод кабины очистительных машин, который передвигает очистительные щетки для очистки концов труб.
Проект состоит из трех частей: анализ технологического процесса и выбор основного оборудования, разработка системы автоматического управления, технико-экономические расчеты
В первой части дипломного проекта был проведен анализ технологического процесса, проанализированы технические характеристики выбранной установки, составлена упрощенная кинематическая схема привода кабины очистительных машин, проведен расчет и выбор основного силового оборудования, построены нагрузочная диаграмма и тахограмма работы механизма.
Во второй части выпускной квалификационной работы разработаны архитектура системы автоматизации, структурная и функциональная схемы привода кабины очистительных машин, смоделирована управляющая часть мехатронной системы, приведены графики работы привода.
В третьей части выпускной квалификационной работы проведен расчет основных технико-экономических показателей, инвестиционные затраты на поставку нового оборудования для привода кабины очистительных машин, проведен расчет затрат на обслуживание и эксплуатацию, а также рентабельность и сделано заключение об эффективности его применения.
В данной квалификационной выпускной работе была проведена разработка мехатронной системы привода очистительных машин концов труб трубы цеха «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ».
Выпускная квалификационная работа содержит в себе 3 части: анализ технологического процесса и выбор оборудования, разработка системы автоматического управления и технико-экономические расчеты.
В первой части вкр был рассмотрен технологический процесс цеха в целом и исследуемой установки в частности. На основании технологического процесса были сформулированы и выдвинуты требования к приводу и системе автоматизации. Также было выбрано основное силовое оборудование, в которое входит асинхронный двигатель и преобразователь частоты, проведен расчет и проверка электродвигателя и защитных установок.
Во второй части была разработана математическая модель системы автоматического управления и выбраны датчики и контролер. Выбранным контроллером стал S7-300 CPU 319-3PN/DP, так как имеет большое количество плюсов и подходит нам по поставленным требованиям. Разработанная математическая модель привода кабины очистительных машин, оказалась устойчивой и удовлетворяет предъявляемым требованиям. Перерегулирование скорости составляет 2 %. Статическая ошибка не превышает 5%. Преобразователь частоты задает требуемый диапазон регулирования скорости.
В третьей части выпускной квалификационной работы был проведен расчет стоимости капитальных вложений в разрабатываемую систему. Проведен расчет фонда заработной платы рабочих и производственной программы цеха. Проведен пересчет расходов на содержание эксплуатацию оборудования. Была рассчитана прибыль цеха. Рентабельность введения нового оборудования в эксплуатацию составила 4 %, а срок окупаемости проекта 1 года и 5 месяца.
