Помощь студентам в учебе
Автоматизация транспортной системы круп в мягкой упаковке
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 9
1.2 Описание основного оборудования и алгоритма работы механизма 14
1.3 Цели и задачи автоматизации, требования к системе автоматизации 15
1.3.1 Цели и задачи автоматизации 15
1.3.2 Требования к системе автоматизации 16
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 17
1.5 Разработка структурной схемы системы автоматизации 21
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 23
2.1 Выбор технических средств автоматизации 23
2.1.1 Выбор программируемого логического контроллера 23
2.1.2 Выбор робота-палетоукладчика 26
2.1.3 Выбор инструмента захвата 28
2.1.4 Выбор измерительных приборов 28
2.1.5 Выбор пневматического оборудования 30
2.1.6 Выбор двигателей для разрабатываемой системы 32
2.1.7 Выбор вспомогательного оборудования 33
2.1.8 Выбор HMI 36
2.2 Разработка архитектуры систем автоматизации 37
2.3 Разработка схем соединения элементов системы автоматизации 37
2.4 Разработка алгоритма управления системы автоматизации 38
2.4.1 Разработка алгоритма распределения 38
2.4.2 Разработка алгоритма работы робота-паллетоукладчика 41
2.4.3 Разработка алгоритма обнаружения аварии 42
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим процессом 44
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 47
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 47
3.2 Расчёт производственной программы цеха 49
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 50
3.4 Расчет чистой прибыли предприятия 53
3.4.1 Расчет чистой прибыли предприятия до внедрения оборудования 53
3.4.2 Расчет чистой прибыли предприятия после внедрения оборудования 53
3.5 Расчет РСЭО до внедрения оборудования 54
3.5.1 Эксплуатационные затраты на заработную плату 55
3.5.2 Отчисления на социальные нужды 56
3.5.3 Прочие расходы 57
3.6 Расчет РСЭО после внедрения оборудования 57
3.6.1 Амортизационные отчисления 57
3.6.2 Электроэнергия 58
3.6.3 Эксплуатационные затраты на заработную плату 59
3.6.4 Отчисления на социальные нужды 60
3.6.5 Прочие расходы 60
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 61
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических показателей 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А Архитектура системы автоматизации 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Функциональная схема автоматизации 71
ПРИЛОЖЕНИЕ В Алгоритм управления системы автоматизации 75
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 9
1.2 Описание основного оборудования и алгоритма работы механизма 14
1.3 Цели и задачи автоматизации, требования к системе автоматизации 15
1.3.1 Цели и задачи автоматизации 15
1.3.2 Требования к системе автоматизации 16
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 17
1.5 Разработка структурной схемы системы автоматизации 21
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 23
2.1 Выбор технических средств автоматизации 23
2.1.1 Выбор программируемого логического контроллера 23
2.1.2 Выбор робота-палетоукладчика 26
2.1.3 Выбор инструмента захвата 28
2.1.4 Выбор измерительных приборов 28
2.1.5 Выбор пневматического оборудования 30
2.1.6 Выбор двигателей для разрабатываемой системы 32
2.1.7 Выбор вспомогательного оборудования 33
2.1.8 Выбор HMI 36
2.2 Разработка архитектуры систем автоматизации 37
2.3 Разработка схем соединения элементов системы автоматизации 37
2.4 Разработка алгоритма управления системы автоматизации 38
2.4.1 Разработка алгоритма распределения 38
2.4.2 Разработка алгоритма работы робота-паллетоукладчика 41
2.4.3 Разработка алгоритма обнаружения аварии 42
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим процессом 44
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 47
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 47
3.2 Расчёт производственной программы цеха 49
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 50
3.4 Расчет чистой прибыли предприятия 53
3.4.1 Расчет чистой прибыли предприятия до внедрения оборудования 53
3.4.2 Расчет чистой прибыли предприятия после внедрения оборудования 53
3.5 Расчет РСЭО до внедрения оборудования 54
3.5.1 Эксплуатационные затраты на заработную плату 55
3.5.2 Отчисления на социальные нужды 56
3.5.3 Прочие расходы 57
3.6 Расчет РСЭО после внедрения оборудования 57
3.6.1 Амортизационные отчисления 57
3.6.2 Электроэнергия 58
3.6.3 Эксплуатационные затраты на заработную плату 59
3.6.4 Отчисления на социальные нужды 60
3.6.5 Прочие расходы 60
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 61
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических показателей 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А Архитектура системы автоматизации 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Функциональная схема автоматизации 71
ПРИЛОЖЕНИЕ В Алгоритм управления системы автоматизации 75
Компания ООО «Ресурс» сегодня - современный переработчик зерна и производитель качественных круп и зерновых хлопьев. Компания успешно систематизировала и опробовала десятки инструментов по росту категории круп и хлопьев в торговых точках разного формата. Предприятие стремится полностью автоматизировать процесс, чтобы минимизировать простои и добиться бесперебойного выпуска продукции.
Первостепенным является подробный анализ технологического процесса, позволяющий конструктивно верно подобрать необходимое оборудование для решения поставленных задач.
Транспортную систему круп в мягкой упаковке можно разделить на 3 зоны: зона выхода продукции, зона доставки и зона формирования паллет с готовой продукцией.
В ходе ВКР мы займемся исследованием и модернизацией третье из рассмотренных выше зон: зоной формирования паллет с готовой продукцией, т.к. данный процесс не полностью автоматизирован. Необходимо обеспечить непрерывное формирование паллетов с достаточной скоростью и надежностью. Оборудованием, способным заменить на данном этапе человеческий труд, является робот-паллетоукладчик.
Робот-паллетоукладчик - промышленный робот, созданный специально для палетоукладки под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора. Применение роботов-паллетоукладчиков позволяет освободить человека от тяжёлых или рутинных ручных операций, перейти к комплексной автоматизации серийного производства. Подавляющее большинство роботов используется в составе роботизированных технологических комплексов.
После подбора и проверки оборудования разработать систему автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП), которая и будет осуществлять процесс работы участка без участия человека. Сложностью моделирования системы автоматического регулирования положения является высокие требования к точности позиционирования, для осуществления бесперебойного производства. 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 формирования паллетов. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ технологического процесса транспортной системы круп в мягкой упаковке;
2) Выбор технических средств автоматизации;
3) Разработка схем соединения элементов системы автоматизации;
4) Разработка алгоритма управления и программного обеспечения систем автоматизации;
5) Разработка системы визуализации управления технологическим процессом;
6) Расчет технико-экономических показателей.
Первостепенным является подробный анализ технологического процесса, позволяющий конструктивно верно подобрать необходимое оборудование для решения поставленных задач.
Транспортную систему круп в мягкой упаковке можно разделить на 3 зоны: зона выхода продукции, зона доставки и зона формирования паллет с готовой продукцией.
В ходе ВКР мы займемся исследованием и модернизацией третье из рассмотренных выше зон: зоной формирования паллет с готовой продукцией, т.к. данный процесс не полностью автоматизирован. Необходимо обеспечить непрерывное формирование паллетов с достаточной скоростью и надежностью. Оборудованием, способным заменить на данном этапе человеческий труд, является робот-паллетоукладчик.
Робот-паллетоукладчик - промышленный робот, созданный специально для палетоукладки под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора. Применение роботов-паллетоукладчиков позволяет освободить человека от тяжёлых или рутинных ручных операций, перейти к комплексной автоматизации серийного производства. Подавляющее большинство роботов используется в составе роботизированных технологических комплексов.
После подбора и проверки оборудования разработать систему автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП), которая и будет осуществлять процесс работы участка без участия человека. Сложностью моделирования системы автоматического регулирования положения является высокие требования к точности позиционирования, для осуществления бесперебойного производства. 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 формирования паллетов. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ технологического процесса транспортной системы круп в мягкой упаковке;
2) Выбор технических средств автоматизации;
3) Разработка схем соединения элементов системы автоматизации;
4) Разработка алгоритма управления и программного обеспечения систем автоматизации;
5) Разработка системы визуализации управления технологическим процессом;
6) Расчет технико-экономических показателей.
В ходе проведенной выпускной квалификационной работы был описан и проанализирован технологический процесс транспортной системы круп в мягкой упаковке ООО «Ресурс». Анализ показал, что участок транспортной линии автоматизирован не полностью и нуждается в совершенствовании, так как предприятие стремится к полностью автономному производству.
Был выполнен обзор промышленных роботов-паллетоукладчиков, их видов и характеристик. Выбранный для интегрирования в систему промышленный робот KR 40 PA полностью удовлетворяет поставленным требованиям. Так же была произведена разработка инструмента захвата.
Для корректной работы манипулятора были разработаны распределительные зоны. Для удобства перемещения и формирования паллетов было решено перемещать продукцию группами по четыре. Для этого на участках был разработан спускающий механизм. На нем происходит образования рядов и их дальнейшая передача. Как только будут сформированы два ряда, робот получит информацию об этом и переместится в соответствующую зону.
Кроме распределительных зон, было решено разработать зоны подачи паллетов и картонных прокладок. При завершении паллета или ряда, необходимо переместить в зону формирования новый поддон или покрытие соответственно. Поэтому в зонах отслеживается наличие необходимых материалов.
Так же был проведен обзор возможных инструментов захвата. В результате, при рассмотрении разных типов инструментов захвата, для перемещения продукции и картонных прокладок было решено использовать вакуумный инструмент. Все нижнее основание будет разделено на маленькие ячейки. Это позволит реализовать более легкий захват мягких упаковок и постепенное отпускание упаковок, что необходимо для реализации алгоритма укладки на паллеты. Размер инструмента должен быть в пределах четырех рядом расположенных групповых упаковок. Но использование только вакуумного захвата, не сможет обеспечить перемещение деревянных паллетов. Поэтому было решено, по бокам инструмента реализовать механические зажимы. Они будут удерживать при перемещении пустой паллет. Для контроля прикосновения инструмента, на нем было решено установить датчик силы нажатия.
В ходе выпускной квалификационной работы была разработана функциональная схема системы автоматизации. В ней отображены основные технические решения, принимаемые при проектировании системы автоматизации. Разработанная функциональная схема автоматизации приведена в приложении Б.
Были разработаны алгоритмы распределения по разгрузочным столам, работы робота-паллетоукладчика и обнаружения аварии. В них отображены логика работы системы в той или иной ситуации. Блок-схему алгоритма можно увидеть в приложении В.
Разработанная система визуализации позволит оператору в реальном времени отслеживать работу исполнительных механизмов, контролировать исправность системы и при необходимости в ручном режиме проводить основные операции. Кроме этого при возникновении непредвиденной ситуации оператор получит оповещение и подробное описание аварии. Система визуализации была разработана в программной среде TIA Portal. В приложении Г представлена разработанная программа визуализации.
В ходе выпускной квалификационной работы были рассмотрены техникоэкономические параметры транспортной системы круп в мягкой упаковке ООО «Ресурс», в который интегрировалось оборудование. Капитальные затраты на установку оборудования составили 4 398 919 руб. Данная сумма включает расходы на транспортировку оборудования, его установку и непредвиденные расходы.
В результате внедрения оборудования годовой объем производства возрос на 2 102 400 ед. Что в свою очередь увеличило прибыль предприятия от реализации продукции. В конечном итоге чистая прибыль составила 5 550 336 руб.
Годовая экономия средств идущих на заработную плату, отчисления на социальные нужды, материальные затраты, амортизационные отчисления и прочие расходы составили 144 625,8 руб.
Срок окупаемости оборудования в ходе расчёта составил 10 месяцев. Таким образом, поставленные задачи и цели выпускной квалификационной работы можно считать выполненными.
Был выполнен обзор промышленных роботов-паллетоукладчиков, их видов и характеристик. Выбранный для интегрирования в систему промышленный робот KR 40 PA полностью удовлетворяет поставленным требованиям. Так же была произведена разработка инструмента захвата.
Для корректной работы манипулятора были разработаны распределительные зоны. Для удобства перемещения и формирования паллетов было решено перемещать продукцию группами по четыре. Для этого на участках был разработан спускающий механизм. На нем происходит образования рядов и их дальнейшая передача. Как только будут сформированы два ряда, робот получит информацию об этом и переместится в соответствующую зону.
Кроме распределительных зон, было решено разработать зоны подачи паллетов и картонных прокладок. При завершении паллета или ряда, необходимо переместить в зону формирования новый поддон или покрытие соответственно. Поэтому в зонах отслеживается наличие необходимых материалов.
Так же был проведен обзор возможных инструментов захвата. В результате, при рассмотрении разных типов инструментов захвата, для перемещения продукции и картонных прокладок было решено использовать вакуумный инструмент. Все нижнее основание будет разделено на маленькие ячейки. Это позволит реализовать более легкий захват мягких упаковок и постепенное отпускание упаковок, что необходимо для реализации алгоритма укладки на паллеты. Размер инструмента должен быть в пределах четырех рядом расположенных групповых упаковок. Но использование только вакуумного захвата, не сможет обеспечить перемещение деревянных паллетов. Поэтому было решено, по бокам инструмента реализовать механические зажимы. Они будут удерживать при перемещении пустой паллет. Для контроля прикосновения инструмента, на нем было решено установить датчик силы нажатия.
В ходе выпускной квалификационной работы была разработана функциональная схема системы автоматизации. В ней отображены основные технические решения, принимаемые при проектировании системы автоматизации. Разработанная функциональная схема автоматизации приведена в приложении Б.
Были разработаны алгоритмы распределения по разгрузочным столам, работы робота-паллетоукладчика и обнаружения аварии. В них отображены логика работы системы в той или иной ситуации. Блок-схему алгоритма можно увидеть в приложении В.
Разработанная система визуализации позволит оператору в реальном времени отслеживать работу исполнительных механизмов, контролировать исправность системы и при необходимости в ручном режиме проводить основные операции. Кроме этого при возникновении непредвиденной ситуации оператор получит оповещение и подробное описание аварии. Система визуализации была разработана в программной среде TIA Portal. В приложении Г представлена разработанная программа визуализации.
В ходе выпускной квалификационной работы были рассмотрены техникоэкономические параметры транспортной системы круп в мягкой упаковке ООО «Ресурс», в который интегрировалось оборудование. Капитальные затраты на установку оборудования составили 4 398 919 руб. Данная сумма включает расходы на транспортировку оборудования, его установку и непредвиденные расходы.
В результате внедрения оборудования годовой объем производства возрос на 2 102 400 ед. Что в свою очередь увеличило прибыль предприятия от реализации продукции. В конечном итоге чистая прибыль составила 5 550 336 руб.
Годовая экономия средств идущих на заработную плату, отчисления на социальные нужды, материальные затраты, амортизационные отчисления и прочие расходы составили 144 625,8 руб.
Срок окупаемости оборудования в ходе расчёта составил 10 месяцев. Таким образом, поставленные задачи и цели выпускной квалификационной работы можно считать выполненными.