Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Общие сведения 8
1.1.1 Характеристика цеха «Высота 239» 8
1.1.2 Описание технологического процесса работы механизма 12
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма 14
1.3 Требования к приводу и системе автоматизации 16
1.4 Выбор системы привода 17
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 18
На основании этих параметров был произведен дальнейший расчет 19
1.5.1 Расчет и выбор двигателя 19
1.5.2 Расчет полного цикла работы механизма 22
1.5.3 Построение нагрузочных диаграмм 24
1.5.4 Проверка двигателя по условиям нагрева и перегрузки 29
1.6 Выбор основного силового оборудования 31
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 33
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАЛЕНИЯ 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 положения и расстояния 40
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода проектируемого
агрегата 43
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 45
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 45
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 55
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 55
3.2 Расчет производственной программы цеха 56
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.4 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 61
3.5 Расчет затрат на материалы и оплату труда со страховыми отчислениям 64
3.6 Расчет прибыли и показателей рентабельности 67
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 69
3.7 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ЧТПЗ - промышленная группа металлургического комплекса России, является одной из крупнейших отечественных компаний-производителей трубной продукции.
«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» [1].
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» [2].
Так в данной выпускной квалификационной работе рассматривается установка цеха «Высота 239», принимающая непосредственное участие в сложном технологическом процессе производства. Особое внимание уделяется рассмотрению синхронизации двух приводов перемещения, так как она играет важную роль в технологическом процессе.
Качественно выполненная синхронизация позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций, которые могут привести к поломке оборудования и как следствие простоям.
В разделе общая часть дипломного проекта был проведен анализ технологического процесса, проанализированы технические характеристики выбранной установки, составлена упрощенная кинематическая схема привода перемещения передаточной тележки, проведен расчет и выбор основного силового оборудования, построены нагрузочная диаграмма и тахограмма работы механизмов передаточной тележки.
В разделе специальной части выпускной квалификационной работы разработаны архитектура системы автоматизации, структурная и функциональная схемы привода передвижения передаточной тележки, смоделирована управляющая часть мехатронной системы, приведены графики для типовых режимов работы привода.
В разделе экономической части выпускной квалификационной работы проведен расчет основных технико-экономических показателей, инвестиционные затраты на поставку нового оборудования для передаточной тележки, 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 перемещения передаточной тележки транспортировки трубы цеха «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ».
Был рассмотрен технологический процесс цеха в целом и исследуемой установки в частности. На основании рассмотрения технологического процесса были сформулированы и выдвинуты требования к приводу и системе автоматизации. Также было выбрано основное силовое оборудование, проведен расчет и проверка электродвигателя и защитных уставок.
Разработанная математическая модель привода перемещения передаточных тележек транспортировки труб, оказалась устойчивой и удовлетворяет предъявляемым требованиям. Перерегулирование положения составляет 0,25 %. Статическая ошибка регулирования скорости не превышает 5%. Преобразователь частоты задает требуемый диапазон регулирования скорости транспортировки. Также рассинхронизация регулируемых приводов не превышает 0,001% и обеспечивает точность скорости и положения двух приводов.
Был проведен расчет стоимости капитальных вложений в разрабатываемую систему. Проведен расчет фонда заработной платы и производственной программы цеха. Проведен пересчет расходов на содержание эксплуатацию оборудования. За счет её уменьшения был проведен пересчет себестоимости готовой продукции. Рентабельность введения нового оборудования в эксплуатацию составила 6 %, а срок окупаемости проекта 2 года и 2 месяца.
