АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 8
1.2 Описание основного технологического оборудования и алгоритма работы
механизма 11
1.3 Цели и задачи автоматизации, требования к системе автоматизации 24
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 25
1.5 Разработка упрощенной структурной схемы автоматизации 26
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 28
2.1 Разработка архитектуры систем автоматизации 28
2.2 Выбор средств автоматизации 29
2.3 Разработка схем соединения элементов системы автоматизации 36
2.4 Разработка алгоритма управления и программного обеспечения системы
автоматизации 36
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим
процессом 44
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 51
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 51
3.2 Расчёт производственной программы цеха 51
3.3 Расчёт сметы капитальных затрат 52
3.4 Расчет РСЭО 53
3.5 Расчет затрат на материалы и на оплату труда со страховыми
отчислениями 54
3.7. Расчет срока окупаемости проекта 56
3.8. Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А 61
В настоящее время автоматизация технологического процесса является основной задачей любого предприятия с целью повышения производительности и снижения затрат. Челябинский трубопрокатный завод - промышленная группа металлургического комплекса России, входящая в десятку крупнейших производителей трубной продукции, являющейся компанией, использующей передовые технологии для производства бесшовных и двухшовных труб различных диаметров. Трубопрокатное производство представляет собой автоматизированный процесс, при котором лист металла, последовательно проходя трубообразующие агрегаты, формируется в готовую на выходе трубу без участия человека. Тем не менее, задачи ускорения производства, сокращения остановок на ремонтные мероприятия, снижение затрат на электроэнергию и обслуживание и сведения бракованных единиц к минимуму всегда остаются актуальными. Помимо реализации самой системы автоматизации, использования различных датчиков и контроллеров, необходимо перед внедрением новых разработок в производство их наглядное представление. Для решения этой задачи используется симуляция процесса.
На сегодняшний день в цехе «Высота 239» была выявлена проблема отсутствия автоматического определения овальности труб. На производстве стоят расширяющие трубу агрегаты - механические экспандеры-, которые способны увеличивать диаметр трубы или в горизонтальном, или в вертикальном направлениях. В связи с отсутствием информации об овальности труба может быть расширена не в ту сторону, что приводит к остановкам производства и дополнительным тратам на электроэнергию, так как необходимо проводить повторно процедуру экспандирования. Также на производстве стоит установка контроля геометрии, сканирующая трубу по всей длине. Она формирует сечение, а также отображает максимальный и минимальный диаметры. В связи с тем, что овальность определяется относительно шва положения шва, то было решено использовать данные с установки контроля геометрии и по этим значениям писать в промышленном контроллере программный код, определяющий овальность. Для обмена данными между установкой контроля геометрии и программируемым логическим контроллером будет использован коммуникационный модуль. Для того, чтобы знать положение шва, необходимо сделать его расположение постоянной величиной перед установкой контроля геометрии, так как она не отображает положение шва. Предшествующим агрегатом является установка отрезки технологических пластин, после которой труба поворачивается на неизвестный градус. Он меняется в зависимости от производимого диаметра (сортамента). На этом этапе был произведен расчет времени вращения трубы для каждого диаметра таким образом, чтобы шов всегда располагался на 11 часов. Это приведет к изменению времени работы мотора - редуктора, приводящего в движение поворотные ролики, которые, в свою очередь, вращают трубу. Формула, рассчитывающая время работы электродвигателя, была описана в программной среде Tia Portal. Затем было сформировано условие определения овальности. Весь процесс был визуализирован в HMI панели.
Проводимая модернизация будет существенно экономить затрачиваемую электроэнергию на участке экспандирования при относительно минимальных затратах на ее проведение в рамках производства. Также проведенная оптимизация снимет дополнительную обязанность с работников участка экспандирования осуществлять 3 раза в смену ручную проверку овальности труб.
Таким образом, в выпускной квалификационной работе были решены следующие задачи:
- был исследован участок модернизации, а также подробно описана работа агрегатов данного участка;
- сделаны расчеты времени работы мотора - редуктора;
- разработан алгоритм определения овальности в программной среде Tia Portal;
- представлена визуализация процесса;
- произведены технико - экономические расчеты;
- разработана функциональная схема автоматизации.
Внедрение алгоритма автоматического определения овальности позволяет рабочему персоналу сократить остановку производственного процесса на ремонтные мероприятия из-за неправильного расширения, а также иметь дополнительные сведения о производимой трубе на панели оператора. Помимо основной цели сокращения расходов на затрачиваемую агрегатом электроэнергию впоследствии будет отсутствовать необходимость самостоятельно проверять овальность трубы, что упростит задачу работникам участка экспандирования.
