Аннотация 2
Введение 4
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 8
1.2 Характеристика и гидравлическая и кинематическая схема проектируемого
механизма 15
1.3 Требования к приводу и системе автоматизации 19
1.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 20
1.5 Выбор основного силового оборудования и защиты привода 25
1.7 Вывод по 1 главе 29
2 РАЗРАБОТКА САУ 30
2.1 Разработка архитектуры систем автоматизации 30
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 34
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода 38
2.4 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 39
2.5 Вывод по 2 главе 50
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 51
3.1 Краткая характеристика предприятия 51
3.2 Расчет производственной программы цеха 51
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 53
3.3.1 Расчёт стоимости приобретенного оборудования 54
3.2.1 Расчёт затрат на монтаж и транспортировку оборудования 54
3.3 Расчёт расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 55
3.3.1 Расчёт затрат на электроэнергию 55
3.3.2 Расчёт амортизационных отчислений и затраты на ремонт и
обслуживание оборудования 56
3.4 Расчёт затрат на материалы и на оплату труда со страховыми отчислениями 57
3.4.1 Расчёт ЗП при «старой» модели 59
3.4.2 Расчёт ЗП при «новой» модели 62
3.4.3 Расчёт затрат на материалы 63
3.5 Расчёт показателей прибыли предприятия 64
Вывод по 3 главе 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
В современном, непрерывном производстве производится большие объёмы однородной продукции. Операции этой системы размещены в технологической последовательности, объединенные средствами контроля, транспортировки и управления. Оборудование является постоянно функционирующим. Механизация и автоматизация в корне меняют методы организации операционных процессов, становится другим сам характер труда, высококвалифицированные наладчики и диспетчеры только контролируют работу машин и регулируют их действие. Ресурсы, поступающие на «вход» производственной системы, непрерывным потоком проходят через нее, превращаясь на продукт на ее «выходе».
Для предприятий важно обеспечивать непрерывность производства и минимизировать простои, вызванные аварийными ситуациями. Для сокращения аварийных ситуаций, предприятия всё чаще отказываются от ручного труда и заменяют его автоматизированным. По мимо очевидного улучшения безопасности рабочего процесса, автоматизированные системы намного производительнее ручного труда.
Современный цех «Высота 239» выпускает трубы большого диаметра. Он оснащён современным оборудованием и практически полностью автоматизирован.
Процесс производства труб состоит из множества технологических этапов. Перед некоторыми операциями над листом, такими как приварка технологических планок, необходимо обеспечить точное положение листа относительно движущейся линии. Точное положение листов на участке формовки «Высота - 239» обеспечивает система центрирования листов. У имеющейся сейчас системы есть недостатки, связанные с механической частью установки.
Целью выпускной квалификационной работы является - Разработка мехатронной системы центрирования листов участка формовки цеха «Высота - 239» ПАО ЧТПЗ.
Задачи ВКР:
1. Анализ технологического процесса
2. Расчёт и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы
3. Выбор основного оборудования
4. Разработка архитектуры системы автоматизации
5. Выбор управляющего оборудования
6. Разработка структурной схемы САУ
7. Моделирование типовых режимов работы
8. Технико-экономические обоснование темы ВКР
В ходе разработки мехатронной системы центрирования листов участка формовки цеха Высота - 239 была проанализирована исследуемая модель
гидропривода. Подробно рассмотрен процесс создания труб, от листа до конечного вида.
Выявлены недостатки системы и предложены пути возможного решения. Предполагаемый путь решения проблемы - отказ от механического центрирования и замена механики гидравлическим приводом.
Были определены требования к приводу и к системе его автоматизации. В соответствии с требованиями и особенностями технологического процесса, были построены нагрузочная диаграмма и тахограмма для наиболее сложного участка работы.
Произведён выбор двустороннего гидроцилиндра, пропорционального гидрораспределителя, насоса, редукционного и предохранительного клапана. Выбор оборудования осуществлялся с учётом уже используемого на участке формовки.
На примере уже используемой системы, была разработана архитектура системы автоматизации. Выбраны промышленный контроллер и датчики линейного перемещения. В качестве программируемого логического контроллера был выбран контроллер фирмы SIEMENS Simatic S7-300. Датчики линейного перемещения были выбраны фирмы MTS.
Разработан контур регулирования положения гидроцилиндров. Контур регулирования обеспечивает синхронную работу гидроцилиндров между собой. Была построена математическая модель гидропривода и смоделированы его типовые режимы работы. По расчётным данным и рисункам представленным во 2 главе можно утверждать, что смоделированная система соответствует предъявляемым требованиям по автоматизации. Используемый для обеспечения 66
точности позиционирования регулятор синхронизации смоделирован так, что систему можно подстраивать в зависимости от выполняемых операций.
В ходе выпускной квалификационной работе были рассмотрены технико-экономические параметры цеха Высота 239 и проведёт анализ производственной программы, рассчитана схема капитальных затратю. Сумма капитальных затрат составила 771231 рубль, проведён расчёт затрат на содержание, эксплуатацию оборудования и обслуживание внедряемого оборудования.
Определены примерные затраты на электроэнергию. Расчёт амортизационных отчислений проведён линейным способом, с учётом полезной работы оборудования около 10 лет. Рассчитанный фонд заработной платы рабочих отображает затраты на обслуживание, капитальные и планово-предупредительные ремонты.
Годовая экономия происходит за счёт сокращения средств на ремонт механической части гидропривода, затраты на дополнительные материалы составили 281175 рублей. Затраты на амортизацию нового оборудования составили 87321 рубль.
Был определен срок окупаемости проекта по модернизации мехатронной. Рассчитанный срок составил 2 года и 8 месяцев.
Таким образом можно сказать, что цель работы достигнута, а задачи выполнены.
