Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА МОДЕРНИЗАЦИИ ЛИНИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РОЗЛИВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛИНИЙ
РОЗЛИВА И УПАКОВКИ БУТИЛИРОВАННОЙ ВОДЫ 9
1.1 Общие положения 9
1.2 Описание основных типовых участков 10
1.2.1 Декапер (автомат для удаления пробок) 10
1.2.2 Детектор утечек (контроль герметичности бутылок) 11
1.2.3 Мойка бутылей 12
1.2.4 Автозагрузчик бутылей 15
1.2.5 Автомат розлива воды 15
1.2.6 Аппликатор термоусадочных колпачков 18
1.2.7 Термотоннель для усадки колпачков 19
1.2.8 Упаковщик бутылей в ПЭ пакеты 19
2 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 21
2.1 Т ранспортировочная линия 21
2.2 Привод транспортировочной линии 22
2.2.1 У стройство плавного пуска 24
2.2.2 Мотор-редуктор 29
2.3 Насосные механизмы 33
2.4 Датчики 37
2.4.1 Общая информация 37
2.4.2 ДКС 38
2.4.3 Датчик наличия продукции в отслеживаемой позиции 40
2.4.4 Манометр на участке проверки герметичности 42
2.4.5 Датчик уровня жидкости 43
2.4.6 Датчик положения конвейера 44
2.4.7 Датчик температуры моющего раствора 442.4.8 Датчик расхода питьевой воды 45
2.4.9 Пропорциональный клапан подачи питьевой воды 46
2.4.10 Счетчик готовой продукции 47
2.5 Программируемый логический контроллер 47
2.6 Пневматическое оборудование 50
2.6.1 Общая информация 50
2.6.2 Цилиндр остановки потока бутылей 52
2.6.3 Цилиндр подачи ПЭТ тары 53
2.6.4 Цилиндр загрузочного лотка 54
2.6.5 Цилиндр вертикальной подачи кранов налива 55
2.6.6 Необходимое оборудование корректной работы
пневматики 56
2.7 Элементы панели управления 58
2.7.1 Внешний вид панели управления 58
2.7.2 Комплектующие 58
3 СИНТЕЗ ПРОГРАММЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РОЗЛИВА 62
3.1 Общая информация 62
3.2 Алгоритмы автоматической работы установок 63
3.2.1 Программа для декапера 63
3.2.2 Программа для установки по проверке герметичности 64
3.2.3 Программа для механической мойки 68
3.2.4 Программа для автозагрузчика 72
3.2.5 Программа для ополаскивающей мойки 74
3.2.6 Программа для механизма розлива 77
3.3 Отладка программы в симуляторе 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 106
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛИНИЙ
РОЗЛИВА И УПАКОВКИ БУТИЛИРОВАННОЙ ВОДЫ 9
1.1 Общие положения 9
1.2 Описание основных типовых участков 10
1.2.1 Декапер (автомат для удаления пробок) 10
1.2.2 Детектор утечек (контроль герметичности бутылок) 11
1.2.3 Мойка бутылей 12
1.2.4 Автозагрузчик бутылей 15
1.2.5 Автомат розлива воды 15
1.2.6 Аппликатор термоусадочных колпачков 18
1.2.7 Термотоннель для усадки колпачков 19
1.2.8 Упаковщик бутылей в ПЭ пакеты 19
2 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 21
2.1 Т ранспортировочная линия 21
2.2 Привод транспортировочной линии 22
2.2.1 У стройство плавного пуска 24
2.2.2 Мотор-редуктор 29
2.3 Насосные механизмы 33
2.4 Датчики 37
2.4.1 Общая информация 37
2.4.2 ДКС 38
2.4.3 Датчик наличия продукции в отслеживаемой позиции 40
2.4.4 Манометр на участке проверки герметичности 42
2.4.5 Датчик уровня жидкости 43
2.4.6 Датчик положения конвейера 44
2.4.7 Датчик температуры моющего раствора 442.4.8 Датчик расхода питьевой воды 45
2.4.9 Пропорциональный клапан подачи питьевой воды 46
2.4.10 Счетчик готовой продукции 47
2.5 Программируемый логический контроллер 47
2.6 Пневматическое оборудование 50
2.6.1 Общая информация 50
2.6.2 Цилиндр остановки потока бутылей 52
2.6.3 Цилиндр подачи ПЭТ тары 53
2.6.4 Цилиндр загрузочного лотка 54
2.6.5 Цилиндр вертикальной подачи кранов налива 55
2.6.6 Необходимое оборудование корректной работы
пневматики 56
2.7 Элементы панели управления 58
2.7.1 Внешний вид панели управления 58
2.7.2 Комплектующие 58
3 СИНТЕЗ ПРОГРАММЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РОЗЛИВА 62
3.1 Общая информация 62
3.2 Алгоритмы автоматической работы установок 63
3.2.1 Программа для декапера 63
3.2.2 Программа для установки по проверке герметичности 64
3.2.3 Программа для механической мойки 68
3.2.4 Программа для автозагрузчика 72
3.2.5 Программа для ополаскивающей мойки 74
3.2.6 Программа для механизма розлива 77
3.3 Отладка программы в симуляторе 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 106
В настоящее время, вода, обеспечиваемая централизованным водоснабжением, пригодна для питья в большинстве городов лишь формально. Водопроводная вода не отвечает запросам основной массы потребителей по вкусовым качествам и вызывает подозрения к составу. По этой причине увеличивается количество людей, которые либо устанавливают системы очистки (фильтры) непосредственно в квартирах или частных домах, либо покупают очищенную воду в необходимом количестве. Практически во всех организациях офисного типа можно найти кулер с бутилированной водой. В связи с этим, возникает высокий спрос на очищенную питьевую воду в специальных тарах. В результате, немало предпринимателей открывают собственный бизнес по розливу воды. На сегодняшний день рынок питьевой воды хорошо освоен и имеет высокую конкуренцию среди производителей. Однако большинство применяемых на практике автоматизированных линий розлива и упаковки устарели и малоэффективны, бесполезно растрачивают часть ресурсов.
Актуальность выпускной квалификационной работы обоснована необходимостью оптимизации логики работы и обновления исполнительных элементов разливочных линий.
Целью ВКР является модернизация линии автоматического розлива питьевой воды в ПЭТ бутыли объемом 19 литров. Несмотря на популярность и широкий спектр предлагаемой продукции, применяемые на практике производственные механизмы и алгоритмы их управления, имеют ряд значимых проблем, которые требуют доработки. Усовершенствование автоматизации производства позволит увеличить не только срок службы механизмов, но и показатели эффективности, снизить влияние человеческого фактора на качество готовой продукции. Важным моментом в решении поставленной задачи является его экономическая рентабельность (уменьшение капитальных вложений посредством сокращения
количества исполнительных механизмов, датчиков и оптимизацией процесса на программном уровне).
Поэтому, главной задачей работы является разработка автоматизированной линии розлива на основе анализа наиболее современных и технически продвинутых систем, представленных сегодня на рынке.
Актуальность выпускной квалификационной работы обоснована необходимостью оптимизации логики работы и обновления исполнительных элементов разливочных линий.
Целью ВКР является модернизация линии автоматического розлива питьевой воды в ПЭТ бутыли объемом 19 литров. Несмотря на популярность и широкий спектр предлагаемой продукции, применяемые на практике производственные механизмы и алгоритмы их управления, имеют ряд значимых проблем, которые требуют доработки. Усовершенствование автоматизации производства позволит увеличить не только срок службы механизмов, но и показатели эффективности, снизить влияние человеческого фактора на качество готовой продукции. Важным моментом в решении поставленной задачи является его экономическая рентабельность (уменьшение капитальных вложений посредством сокращения
количества исполнительных механизмов, датчиков и оптимизацией процесса на программном уровне).
Поэтому, главной задачей работы является разработка автоматизированной линии розлива на основе анализа наиболее современных и технически продвинутых систем, представленных сегодня на рынке.
В выпускной квалификационной работе проведено исследование рынка существующих автоматизированных линий розлива и упаковки бутилированной воды. Проанализированы типовые особенности, отмечены существенные недостатки в работе исполнительных механизмов и логике средств управления.
Рассмотрена технология производственного процесса, включающая способы и разновидности подготовки, налива и упаковки бутилированной воды. Произведен выбор оборудования, необходимого для модернизации автоматического процесса. В качестве транспортировочной линии взят пластинчатый конвейер из нержавеющей стали, позволяющий выдерживать необходимую массу бутылок, рассчитаны и выбраны мотор-редукторы, приводящие в движение конвейерные линии. Произведен расчет расхода, а также напора воды, необходимых для корректного заполнения тары без переливов. Выбраны тягодутьевые механизмы, в частности, консольный центробежный насос для подачи подготовленной питьевой воды. Подобраны датчики, корректно работающие с прозрачной тарой в условиях повышенной влажности. В технологическом процессе применяются датчики контроля минимальной скорости полотна конвейера, фотоэлектрические датчики наличия продукции в отслеживаемой позиции, манометры на участке проверки герметичности бутылей, датчики уровней жидкостей в баках с растворами, датчик температуры моющей жидкости, датчик расхода питьевой воды. Рассчитана система сжатого воздуха, выбраны исполнительные элементы (цилиндры остановки потоков бутылей, цилиндры подачи ПЭТ тары, цилиндры загрузочных лотков, цилиндры вертикальной подачи кранов), компрессор, ресивер.
Спроектированная автоматическая линия подготовки, налива и упаковки рассчитана на работу с установками типа «триблок». Оптимизированы процессы системы для достижения максимальной производительности. Проработана логика работы исполнительных механизмов в рамках одного этапа и системы в целом.Управление технологическим процессом осуществляется при помощи программируемого логического контроллера SiemensS7-300. Разработан внешний интуитивно понятный вид панели управления, выбраны ее элементы.
Синтезированный и отлаженный алгоритм работы линии по розливу питьевой воды подразумевает полностью автоматическую систему подготовки тары, ее наполнения и укупорки.Составленная программа включает в себя алгоритмы работы для декапера, установки по проверке герметичности, механической мойки, автозагрузчика, ополаскивающей мойки, непосредственного механизма розлива и укупора. Программа учитывает различные технологические и аварийные ситуации. Алгоритмы работы допускают вывод в ремонт отдельных линий с целью недопущения полной остановки и простоя производственной линии. Проверка осуществлена в программном обеспечении Step-7 фирмы Siemens, что позволяет использовать составленную программу непосредственно на реальном производственном объекте.
В результате проделанной работы по модернизации технологии автоматического розлива питьевой воды повысилась производительность, добавилась вариативность режимов работы всего производственного цикла в случае поломки отдельной линии. Снизилось влияние человеческого фактора на качество и скорость выпуска продукции за счет усовершенствованной логики управления от ПЛК. Значительно были уменьшены потери используемых ресурсов (подготовленных жидкостей, растворов).
Рассмотрена технология производственного процесса, включающая способы и разновидности подготовки, налива и упаковки бутилированной воды. Произведен выбор оборудования, необходимого для модернизации автоматического процесса. В качестве транспортировочной линии взят пластинчатый конвейер из нержавеющей стали, позволяющий выдерживать необходимую массу бутылок, рассчитаны и выбраны мотор-редукторы, приводящие в движение конвейерные линии. Произведен расчет расхода, а также напора воды, необходимых для корректного заполнения тары без переливов. Выбраны тягодутьевые механизмы, в частности, консольный центробежный насос для подачи подготовленной питьевой воды. Подобраны датчики, корректно работающие с прозрачной тарой в условиях повышенной влажности. В технологическом процессе применяются датчики контроля минимальной скорости полотна конвейера, фотоэлектрические датчики наличия продукции в отслеживаемой позиции, манометры на участке проверки герметичности бутылей, датчики уровней жидкостей в баках с растворами, датчик температуры моющей жидкости, датчик расхода питьевой воды. Рассчитана система сжатого воздуха, выбраны исполнительные элементы (цилиндры остановки потоков бутылей, цилиндры подачи ПЭТ тары, цилиндры загрузочных лотков, цилиндры вертикальной подачи кранов), компрессор, ресивер.
Спроектированная автоматическая линия подготовки, налива и упаковки рассчитана на работу с установками типа «триблок». Оптимизированы процессы системы для достижения максимальной производительности. Проработана логика работы исполнительных механизмов в рамках одного этапа и системы в целом.Управление технологическим процессом осуществляется при помощи программируемого логического контроллера SiemensS7-300. Разработан внешний интуитивно понятный вид панели управления, выбраны ее элементы.
Синтезированный и отлаженный алгоритм работы линии по розливу питьевой воды подразумевает полностью автоматическую систему подготовки тары, ее наполнения и укупорки.Составленная программа включает в себя алгоритмы работы для декапера, установки по проверке герметичности, механической мойки, автозагрузчика, ополаскивающей мойки, непосредственного механизма розлива и укупора. Программа учитывает различные технологические и аварийные ситуации. Алгоритмы работы допускают вывод в ремонт отдельных линий с целью недопущения полной остановки и простоя производственной линии. Проверка осуществлена в программном обеспечении Step-7 фирмы Siemens, что позволяет использовать составленную программу непосредственно на реальном производственном объекте.
В результате проделанной работы по модернизации технологии автоматического розлива питьевой воды повысилась производительность, добавилась вариативность режимов работы всего производственного цикла в случае поломки отдельной линии. Снизилось влияние человеческого фактора на качество и скорость выпуска продукции за счет усовершенствованной логики управления от ПЛК. Значительно были уменьшены потери используемых ресурсов (подготовленных жидкостей, растворов).
