Помощь студентам в учебе
АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ РУЛОНА НА БАРАБАН РАЗМАТЫВАТЕЛЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА . . 9
1.1 Описание технологического процесса 11
1.2 Исходные данные для проектирования привода тележки 12
2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ 16
2.1 Расчет моментов статических сопротивлений и предварительный расчет мощности электродвигателя перемещения тележки 16
2.2 Выбор электродвигателя для перемещения тележки 23
2.3 Определение передаточного числа и выбор редуктора для электродвигателя пермещения тележки 24
3 СОСТАВЛЕНИЕ СПИСКА СИГНАЛОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 26
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ОБЪЕКТА 31
4.1 Формирование сигнала готовности системы к работе в автоматическом режиме 31
4.2 Формирование сигнала пуска автоматического режима 31
4.3 Формирование сигнала ручного управления системой 32
4.4 Формирование сигнала движения тележки вправо 32
4.5 Формирование сигнала движения вверх подъемного стола тележки 33
4.5.1 Первый случай возникновения сигнала движения вверх подъемного стола тележки 34
4.5.2 Второй случай возникновения сигнала движения вверх подъемного стола тележки 34
4.6 Формирование сигнала движения тележки влево 35
4.6.1 Первый случай возникновения сигнала движения тележки влево 35
4.6.2 Второй случай возникновения сигнала движения тележки влево 36
4.7 Формирование сигнала движения вниз подъемного стола тележки . 36
4.7.1 Первый случай возникновения сигнала движения вниз подъемного стола тележки 37
4.7.2 Второй случай возникновения сигнала движения вниз подъемного стола тележки 38
4.8 Формирование сигнала для опускания механизма контроля центровки рулона 38
4.9 Формирование сигнала для поднятия механизма контроля центровки рулона 39
4.10 Формирование сигнала центровки рулона 39
4.11 Формирование сигнала аварии в работе системы 42
4.12 Формирование сигналов для индикации готовности приводов системы на панели управления оператора 43
5 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 47
5.1 Основные элементы, представленные на функциональной схеме .... 47
5.2 Описание элементов, предусмотренных на панели управления 48
6 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 50
6.1 Выбор электродвигателей 50
6.1.1 Выбор электродвигателя для перемещения тележки 51
6.1.2 Выбор электродвигателя для перемещения подъемного стола 51
6.1.3 Выбор электродвигателя для перемещения механизма контроля центровки рулона 52
6.2 Выбор преобразователей частоты 52
6.2.1 Выбор преобразователя частоты для управления приводом перемещения тележки 53
6.2.2 Выбор преобразователя частоты для управления приводом подъемного стола тележки 54
6.2.3 Выбор преобразователя частоты для управления механизмом контроля центровки рулона 55
6.3 Выбор датчиков 57
6.3.1 Выбор датчиков информации о положении тележки, подъемного стола и механизма контроля центровки 57
6.3.2 Выбор оптических бесконтактных выключателей для центровки 59
6.3.3 Выбор индуктивных датчиков для выявления наличия рулона на подъемном столе, решетчатом столе и на барабане разматывателя 62
6.4 Выбор концевых выключателей 63
6.5 Выбор программируемого логического контроллера 65
6.6 Выбор блока питания 69
7 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 70
8 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКЙ СПИСОК 77
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 79
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА . . 9
1.1 Описание технологического процесса 11
1.2 Исходные данные для проектирования привода тележки 12
2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ 16
2.1 Расчет моментов статических сопротивлений и предварительный расчет мощности электродвигателя перемещения тележки 16
2.2 Выбор электродвигателя для перемещения тележки 23
2.3 Определение передаточного числа и выбор редуктора для электродвигателя пермещения тележки 24
3 СОСТАВЛЕНИЕ СПИСКА СИГНАЛОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 26
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ОБЪЕКТА 31
4.1 Формирование сигнала готовности системы к работе в автоматическом режиме 31
4.2 Формирование сигнала пуска автоматического режима 31
4.3 Формирование сигнала ручного управления системой 32
4.4 Формирование сигнала движения тележки вправо 32
4.5 Формирование сигнала движения вверх подъемного стола тележки 33
4.5.1 Первый случай возникновения сигнала движения вверх подъемного стола тележки 34
4.5.2 Второй случай возникновения сигнала движения вверх подъемного стола тележки 34
4.6 Формирование сигнала движения тележки влево 35
4.6.1 Первый случай возникновения сигнала движения тележки влево 35
4.6.2 Второй случай возникновения сигнала движения тележки влево 36
4.7 Формирование сигнала движения вниз подъемного стола тележки . 36
4.7.1 Первый случай возникновения сигнала движения вниз подъемного стола тележки 37
4.7.2 Второй случай возникновения сигнала движения вниз подъемного стола тележки 38
4.8 Формирование сигнала для опускания механизма контроля центровки рулона 38
4.9 Формирование сигнала для поднятия механизма контроля центровки рулона 39
4.10 Формирование сигнала центровки рулона 39
4.11 Формирование сигнала аварии в работе системы 42
4.12 Формирование сигналов для индикации готовности приводов системы на панели управления оператора 43
5 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 47
5.1 Основные элементы, представленные на функциональной схеме .... 47
5.2 Описание элементов, предусмотренных на панели управления 48
6 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 50
6.1 Выбор электродвигателей 50
6.1.1 Выбор электродвигателя для перемещения тележки 51
6.1.2 Выбор электродвигателя для перемещения подъемного стола 51
6.1.3 Выбор электродвигателя для перемещения механизма контроля центровки рулона 52
6.2 Выбор преобразователей частоты 52
6.2.1 Выбор преобразователя частоты для управления приводом перемещения тележки 53
6.2.2 Выбор преобразователя частоты для управления приводом подъемного стола тележки 54
6.2.3 Выбор преобразователя частоты для управления механизмом контроля центровки рулона 55
6.3 Выбор датчиков 57
6.3.1 Выбор датчиков информации о положении тележки, подъемного стола и механизма контроля центровки 57
6.3.2 Выбор оптических бесконтактных выключателей для центровки 59
6.3.3 Выбор индуктивных датчиков для выявления наличия рулона на подъемном столе, решетчатом столе и на барабане разматывателя 62
6.4 Выбор концевых выключателей 63
6.5 Выбор программируемого логического контроллера 65
6.6 Выбор блока питания 69
7 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 70
8 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКЙ СПИСОК 77
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 79
Задача данной выпускной квалификационной работы заключается в разработке системы автоматизации установки рулона на барабан разматывателя. Она относится к механизмам прерывного действия, и предназначена для подачи рулона стали на разматыватель.
Выбранная тема выпускной квалификационной работы напрямую связана с производством и конкретно с прокатом стали. Обусловлено это целевым направлением на обучение от ПАО «ЧМК». В рамках производственных практик на предприятии были получены необходимые знания и сведения о реальном технологическом процессе в цехе холодного проката №5 (ныне прокатный цех №4).
В связи с тем, что в данный момент решается вопрос о создании нового прокатного стана, есть возможность для внедрения новых идей и свежих взглядов на концепции отдельных участков и элементов прокатного стана.
Немаловажную роль играет то, что один из двух прокатных станов цеха холодного проката был собран по частям различными производителями, в том числе из Германии и Франции. Часть документации, как оказалось, до сих пор не переведена на русский язык, и в случае аварийного останова производства, когда необходимо найти информацию в технической документации, за частую это оказывается довольно проблематично из-за языкового барьера или же просто невозможно в связи с утратой документации с течением времени, из-за чего ремонт отдельных участков прокатного стана может быть выполнен некорректно и нести за собой тяжелые последствия. Второй прокатный стан был сконструирован полностью в СССР, однако уже более двадцати лет не задействован в технологическом процессе, так как находится в аварийном состоянии и его капитальный ремонт трудно осуществим.
В связи со всем вышеперечисленным, в рамках конструирования нового прокатного стана, предлагается несколько другое решение для выполнения стандартной задачи установки рулона стали на барабан разматывателя.
Принципиальное отличие системы установки рулона на барабан разматывателя в выпускной квалификационной работе от реально существующей на данный момент (в действующем прокатном стане цеха холодного проката), заключается в ведении дополнительного механизма контроля центровки рулона стали перед задачей его на барабан разматывателя. Необходимость установки такого устройства была вызвана в связи с реально складывающимися обстоятельствами, когда рулон стали из-за сбоев в работе системы и выхода из строя датчиков на барабане разматывателя (или же их некорректного срабатывания) не устанавливался на барабан или же падал в ходе некорректных операций системы автоматизации....
Выбранная тема выпускной квалификационной работы напрямую связана с производством и конкретно с прокатом стали. Обусловлено это целевым направлением на обучение от ПАО «ЧМК». В рамках производственных практик на предприятии были получены необходимые знания и сведения о реальном технологическом процессе в цехе холодного проката №5 (ныне прокатный цех №4).
В связи с тем, что в данный момент решается вопрос о создании нового прокатного стана, есть возможность для внедрения новых идей и свежих взглядов на концепции отдельных участков и элементов прокатного стана.
Немаловажную роль играет то, что один из двух прокатных станов цеха холодного проката был собран по частям различными производителями, в том числе из Германии и Франции. Часть документации, как оказалось, до сих пор не переведена на русский язык, и в случае аварийного останова производства, когда необходимо найти информацию в технической документации, за частую это оказывается довольно проблематично из-за языкового барьера или же просто невозможно в связи с утратой документации с течением времени, из-за чего ремонт отдельных участков прокатного стана может быть выполнен некорректно и нести за собой тяжелые последствия. Второй прокатный стан был сконструирован полностью в СССР, однако уже более двадцати лет не задействован в технологическом процессе, так как находится в аварийном состоянии и его капитальный ремонт трудно осуществим.
В связи со всем вышеперечисленным, в рамках конструирования нового прокатного стана, предлагается несколько другое решение для выполнения стандартной задачи установки рулона стали на барабан разматывателя.
Принципиальное отличие системы установки рулона на барабан разматывателя в выпускной квалификационной работе от реально существующей на данный момент (в действующем прокатном стане цеха холодного проката), заключается в ведении дополнительного механизма контроля центровки рулона стали перед задачей его на барабан разматывателя. Необходимость установки такого устройства была вызвана в связи с реально складывающимися обстоятельствами, когда рулон стали из-за сбоев в работе системы и выхода из строя датчиков на барабане разматывателя (или же их некорректного срабатывания) не устанавливался на барабан или же падал в ходе некорректных операций системы автоматизации....
Данная выпускная квалификационная работа посвящена проектированию системы автоматизации установки рулона стали на барабан разматывателя.
Было предложено технологическое решение для контроля центровки рулона перед задачей его на барабан разматывателя, по средствам введения дополнительного механизма. Было составлено описание технологического процесса, приведена упрощенная схема объекта автоматизации, так же описана последовательность работы механизмов объекта и связь между ними.
На основе описания технологического процесса, последовательности работы механизма и требований к данной системе был разработан алгоритм работы системы автоматизации в виде логических уравнений. Также был разработан пульт управления системой автоматизации установки рулона стали на барабан разматывателя.
На основе требований к системе автоматизации, алгоритма работы автоматики отдельных механизмов и выбранной элементной базы была составлена функциональная схема.
С учетом технологии работы автоматизируемого объекта и условий эксплуатации был произведен выбор элементной базы системы автоматизации. В результате был выбран программируемый контроллер VIPA System 300S, также был выбран блок питания «Mean Well» SPV-300-24, оптические датчики OX A42A-31N-1500-LZ, индуктивные датчики ISB A2A-32N-2-L, оптические излучатели OY A12B-2-2,5-P и оптические приемники OS AC25A-31P-2,5-LZS4. Для своевременного отключения электрических цепей тележки, в случае ее выхода из рабочей зоны, были выбраны концевые выключатели ВК-200-БР-11-67У2-21.
Были выбраны асинхронные двигатели: АИР80В2 для управления перемещением тележки, АИР80А2 для управления подъемным столом и АИР71А4 для управления перемещением механизма контроля центровки рулона.
Также для управления приводами были выбраны преобразователи частоты фирмы «Schneider Electric» серии Altivar machine ATV320: ATV320U30N4C для управления приводом тележки, ATV320U15N4C для управления приводом подъемного стола, ATV320U07N4C для управления приводом перемещения механизма контроля центровки рулона.
На основе выбранной элементной базы и функциональной схемы была синтезирована принципиальная схема системы автоматизации.
Также на основе логических уравнений, описывающих работу системы, и выбранного ПЛК, было составлено программное обеспечение системы автоматизации на языке LAD.
Было предложено технологическое решение для контроля центровки рулона перед задачей его на барабан разматывателя, по средствам введения дополнительного механизма. Было составлено описание технологического процесса, приведена упрощенная схема объекта автоматизации, так же описана последовательность работы механизмов объекта и связь между ними.
На основе описания технологического процесса, последовательности работы механизма и требований к данной системе был разработан алгоритм работы системы автоматизации в виде логических уравнений. Также был разработан пульт управления системой автоматизации установки рулона стали на барабан разматывателя.
На основе требований к системе автоматизации, алгоритма работы автоматики отдельных механизмов и выбранной элементной базы была составлена функциональная схема.
С учетом технологии работы автоматизируемого объекта и условий эксплуатации был произведен выбор элементной базы системы автоматизации. В результате был выбран программируемый контроллер VIPA System 300S, также был выбран блок питания «Mean Well» SPV-300-24, оптические датчики OX A42A-31N-1500-LZ, индуктивные датчики ISB A2A-32N-2-L, оптические излучатели OY A12B-2-2,5-P и оптические приемники OS AC25A-31P-2,5-LZS4. Для своевременного отключения электрических цепей тележки, в случае ее выхода из рабочей зоны, были выбраны концевые выключатели ВК-200-БР-11-67У2-21.
Были выбраны асинхронные двигатели: АИР80В2 для управления перемещением тележки, АИР80А2 для управления подъемным столом и АИР71А4 для управления перемещением механизма контроля центровки рулона.
Также для управления приводами были выбраны преобразователи частоты фирмы «Schneider Electric» серии Altivar machine ATV320: ATV320U30N4C для управления приводом тележки, ATV320U15N4C для управления приводом подъемного стола, ATV320U07N4C для управления приводом перемещения механизма контроля центровки рулона.
На основе выбранной элементной базы и функциональной схемы была синтезирована принципиальная схема системы автоматизации.
Также на основе логических уравнений, описывающих работу системы, и выбранного ПЛК, было составлено программное обеспечение системы автоматизации на языке LAD.
