Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 7
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 7
1.2 Характеристика и кинематические схемы проектируемого механизма 10
1.3 Требования к приводам и системе автоматизации 11
1.4 Выбор системы привода 12
1.5 Расчет и построение нагрузочных диаграмм и тахограмм 12
1.6 Выбор основного силового оборудования 39
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 41
2 РАЗРАБОТКА САУ 43
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 43
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 44
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 47
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 48
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 48
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 59
3.1 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.2 Расчет РСЭО 61
3.3 Расчет срока окупаемости проекта 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ПАО «ЧМК» - предприятие, которое выпускает сталь высокого качества. Оно относится к немногим предприятиям, которые могут присваивать стали свой индекс. Для ПАО «ЧМК»: ЧС (Челябинская сталь).
Производство чугуна и стали непосредственно из руды - процесс дорогостоящий сравнительно с переплавкой вторичного сырья. Под эти цели ПАО ЧМК выделяет специализированные участки, именуемые копровыми цехами. Именно в них происходит подготовка металлолома к последующей переплавке.
Фактически, копровый цех служит своеобразным центром сбора металлолома или конечной его транзитной точкой, куда он поступает из различных источников.
В данной ВКР мы займемся исследованием и разработкой крана- штабелера для одного из складов копрового цеха. Необходимо обеспечить автоматизированное перемещение груза в ячейки с помощью разработанной мехатронной системы. Мехатронной системой, способной заменить в данном складе человеческий труд.
Кран-штабелер - совокупность системы приводов, работающих под управлением программируемого автоматического устройства или человека- оператора. Главная задача крана-штабелера - перемещение груза из начальной точки в нужную ячейку.
Применение крана-штабелера позволяет освободить человека от тяжёлых или ручных операций, включая и вредные работы.
После подбора и проверки оборудования необходимо разработать систему автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП), которая и будет осуществлять процесс работы склада без участия человека. Сложностью моделирования системы автоматического регулирования положения является высокие требования к точности позиционирования, для осуществления бесперебойной работы. Также необходимо выдержать 5
ограничения по скорости для каждой оси перемещения. Необходимо не только разработать архитектуру системы автоматизации, но и разработать алгоритм её работы.
Далее необходимо провести экономическую оценку уместности использования устанавливаемого оборудования, рассчитать экономическую выгоду и срок окупаемости.
Целью работы является разработка системы перемещения крана- штабелера. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ технологического процесса склада копрового цеха.
2) Выбор основного силового оборудования для крана-штабелера.
3) Разработка системы автоматического управления участка.
4) Моделирование системы автоматического регулирования
технологической координаты.
5) Расчет технико-экономических показателей.
В ходе проведенной выпускной квалификационной работы была выполнена разработка мехатронной системы автоматического дистанционного управления кранов-штабелеров для склада копрового цеха ПАО «ЧМК».
Была разработана система автоматизации крана-штабелера. В результате работы произведен расчет технико-экономических показателей внедрения оборудования в технологический процесс.
Были определены требования к электроприводу и системе автоматизации, построена нагрузочная диаграмма и тахограмма работы привода для трех осей движения крана-штабелера.
В ходе выпускной квалификационной работы были рассмотрены технико-экономические параметры копрового цеха ПАО «ЧМК», в который интегрировалось оборудование. Капитальные затраты на установку оборудования составили 12000000 руб. Данная сумма включает расходы на транспортировку оборудования, его установку и непредвиденные расходы. В расчет также вошло вспомогательное оборудование.
Годовая экономия средств идущих на заработную плату, отчисления на социальные нужды, материальные затраты, амортизационные отчисления и прочие расходы составили 4879246 руб.
Срок окупаемости оборудования в ходе расчёта составил 2,45 года. Таким образом, поставленные задачи и цели выпускной квалификационной работы можно считать выполненными.
