Помощь студентам в учебе
Разработка мехатронной системы летучих ножниц участка намотки листа
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ технологического процесса и выбор основного оборудования 9
1.1 Характеристика цеха, описание работы механизма 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма ... 10
1.3 Описание ООО УРИЦ 11
1.4 Описание предприятия ВИЗ-Сталь 13
1.5 Требования к электроприводам и системе автоматизации 16
1.6 Расчет параметров двигателя и выбор типа двигателя 17
1.7 Выбор основного силового оборудования 24
1.8 Защиты привода 26
2 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 33
2.1 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 33
2.2 Архитектура системы автоматизации 33
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 34
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 37
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых
режимов работы привода 38
3 Расчет производственной программы цеха 54
3.1 Расчет сметы капитальных затрат 57
3.2 Расчет РСЭО 59
3.3 Расчет затрат на оплату труда со страховыми отчислениями 61
3.4 Расчет прибыли и показателей рентабельности 64
3.5 Расчет срока окупаемости проекта 65
3.6 Сводная таблица технико-экономических расчетов 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ технологического процесса и выбор основного оборудования 9
1.1 Характеристика цеха, описание работы механизма 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма ... 10
1.3 Описание ООО УРИЦ 11
1.4 Описание предприятия ВИЗ-Сталь 13
1.5 Требования к электроприводам и системе автоматизации 16
1.6 Расчет параметров двигателя и выбор типа двигателя 17
1.7 Выбор основного силового оборудования 24
1.8 Защиты привода 26
2 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 33
2.1 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 33
2.2 Архитектура системы автоматизации 33
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 34
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 37
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых
режимов работы привода 38
3 Расчет производственной программы цеха 54
3.1 Расчет сметы капитальных затрат 57
3.2 Расчет РСЭО 59
3.3 Расчет затрат на оплату труда со страховыми отчислениями 61
3.4 Расчет прибыли и показателей рентабельности 64
3.5 Расчет срока окупаемости проекта 65
3.6 Сводная таблица технико-экономических расчетов 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
В выпускной квалификационной работы (ВКР) будет рассмотрен участок нарезки металлических листов, который расположен в цехе намотки металлических рулонов. Нарезка осуществляется за счёт остановки линии подачи металлических листов и нарезки вручную с помощью промышленных ножниц по резке металла. Промышленные ножницы по резке металла - установка предназначенная для точной резки подаваемых на линии металлических листов.
Промышленные ножницы по резке металла - совокупность механизмов, позволяющих работникам осуществлять нарезку с помощью управляемого программируемого устройства.
Применение промышленных ножниц позволяет обеспечить точную и аккуратную нарезку. Обрезают металлические заготовки с помощью прямоугольного ножа, работающего по принципу ножниц, одновременно с этим происходит воздействие на заготовку большой силы давления, в итоге происходит сразу 2 операции (разрезание и надлом).
Преимущества:
- Простота в использовании
- Точность разреза
- Высокая скорость
После прохождения преддипломной практики были выявлены следующие проблемы в технологическом процессе:
При работе всей линии намотки рулонов, конвейер останавливался, после чего к ножницам подходил работник цеха и осуществлял нарезку. Из-за массивности установки ножницы располагаются на высоте три метра в непосредственной близости от прокатной линии. Была выявлена проблема связанная с безопасностью работников на производстве. Постоянные остановки всей системы прокатки замедляют работу линии намотки рулонов.
Предлагаемое решение в данной ВКР является разработки мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Данное решение позволит работникам цеха работать на безопасном расстоянии от всей линии и позволит увеличить объём выпускаемой продукции.
Основная цель это ускорить технологический процесс протекающий в цехе, за счёт автоматизированной линии нарезки листов, которая исключает остановку основной линии намотки.
В 1 главе ВКР будет рассмотрены технологический процесс работы мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов, сформулированы требования к механизму. Исходя из требований будет построена нагрузочная диаграмма и тахограмма самого нагруженного режима работы главного привода стеллажа. Затем будет выбран двигатель и будет проведена проверка двигателя по нагреву. После выбора двигателя будут выбраны частотный преобразователь, автоматический выключатель и необходимые элементы электрической схемы. Также будет представлена упрощенная электрическая схема мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов.
Во 2 главе ВКР будет идет проектирование системы автоматического управления (САУ) главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Выбираются датчики технологических координат, контроллер. Далее идет разработка системы управления лифтовым стеллажом и моделирования основных режимов работы лифтового стеллажа. Полученные переходные процессы должны полностью удовлетворять требованиям, поставленным в 1 главе ВКР.
В 3 главе представлен экономическое обоснование реконструкции главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Рассчитывается срок окупаемости реконструкции, приводится сводная таблица технико-экономических показателей. По данной таблице можно сказать о целесообразности вводимой реконструкции.
В данной ВКР рассматривается реализация привода, который способствует перемещению ножниц и помогает достичь установке требуемых технологических координат. Но не рассматривается работа ножниц гильотинного типа. Это связанно с тем что рассмотрение данного вопроса требует большего времени на рассмотрение, так как требуется рассчитать точечное позиционирование во времени и нарезку с минимальной погрешностью.
Так же была выявлена проблема связанная с транспортировкой готовых рулонов с линии на склад.
Одно из возможных решений, которое будет рассматриваться в дальнейшем, это разработка роботизированной линии. Данное нововведение позволит полностью обезопасить участок посредством полной автоматизации технологического процесса, за исключением контроля за технологическим процессом
Данная проблема будет рассматриваться в магистерской выпускной квалификационной работе.
В данной ВКР будет рассматриваться исключительно реконструкция главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов.
Промышленные ножницы по резке металла - совокупность механизмов, позволяющих работникам осуществлять нарезку с помощью управляемого программируемого устройства.
Применение промышленных ножниц позволяет обеспечить точную и аккуратную нарезку. Обрезают металлические заготовки с помощью прямоугольного ножа, работающего по принципу ножниц, одновременно с этим происходит воздействие на заготовку большой силы давления, в итоге происходит сразу 2 операции (разрезание и надлом).
Преимущества:
- Простота в использовании
- Точность разреза
- Высокая скорость
После прохождения преддипломной практики были выявлены следующие проблемы в технологическом процессе:
При работе всей линии намотки рулонов, конвейер останавливался, после чего к ножницам подходил работник цеха и осуществлял нарезку. Из-за массивности установки ножницы располагаются на высоте три метра в непосредственной близости от прокатной линии. Была выявлена проблема связанная с безопасностью работников на производстве. Постоянные остановки всей системы прокатки замедляют работу линии намотки рулонов.
Предлагаемое решение в данной ВКР является разработки мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Данное решение позволит работникам цеха работать на безопасном расстоянии от всей линии и позволит увеличить объём выпускаемой продукции.
Основная цель это ускорить технологический процесс протекающий в цехе, за счёт автоматизированной линии нарезки листов, которая исключает остановку основной линии намотки.
В 1 главе ВКР будет рассмотрены технологический процесс работы мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов, сформулированы требования к механизму. Исходя из требований будет построена нагрузочная диаграмма и тахограмма самого нагруженного режима работы главного привода стеллажа. Затем будет выбран двигатель и будет проведена проверка двигателя по нагреву. После выбора двигателя будут выбраны частотный преобразователь, автоматический выключатель и необходимые элементы электрической схемы. Также будет представлена упрощенная электрическая схема мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов.
Во 2 главе ВКР будет идет проектирование системы автоматического управления (САУ) главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Выбираются датчики технологических координат, контроллер. Далее идет разработка системы управления лифтовым стеллажом и моделирования основных режимов работы лифтового стеллажа. Полученные переходные процессы должны полностью удовлетворять требованиям, поставленным в 1 главе ВКР.
В 3 главе представлен экономическое обоснование реконструкции главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Рассчитывается срок окупаемости реконструкции, приводится сводная таблица технико-экономических показателей. По данной таблице можно сказать о целесообразности вводимой реконструкции.
В данной ВКР рассматривается реализация привода, который способствует перемещению ножниц и помогает достичь установке требуемых технологических координат. Но не рассматривается работа ножниц гильотинного типа. Это связанно с тем что рассмотрение данного вопроса требует большего времени на рассмотрение, так как требуется рассчитать точечное позиционирование во времени и нарезку с минимальной погрешностью.
Так же была выявлена проблема связанная с транспортировкой готовых рулонов с линии на склад.
Одно из возможных решений, которое будет рассматриваться в дальнейшем, это разработка роботизированной линии. Данное нововведение позволит полностью обезопасить участок посредством полной автоматизации технологического процесса, за исключением контроля за технологическим процессом
Данная проблема будет рассматриваться в магистерской выпускной квалификационной работе.
В данной ВКР будет рассматриваться исключительно реконструкция главного привода мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов.
Проведя анализ технологического процесса работы участка нарезки металлических листов, были выявлены следующие проблемы, при работе всей линии намотки рулонов, конвейер останавливался, после чего к ножницам подходил работник цеха и осуществлял нарезку. Из-за массивности установки ножницы располагаются на высоте три метра в непосредственной близости от прокатной линии. Была выявлена проблема связанная с безопасностью работников на производстве. Постоянные остановки всей системы прокатки замедляют работу линии намотки рулонов.
Предлагаемое решение в данной ВКР является разработки мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Данное решение позволит работникам цеха работать на безопасном расстоянии от всей линии и позволит увеличить объём выпускаемой продукции.
Основная цель это ускорить технологический процесс протекающий в цехе, за счёт автоматизированной линии нарезки листов, которая исключает остановку основной линии намотки.
Построена архитектура системы автоматизации. Автоматизация системы летучих ножниц удобнее всего построить на базе контроллера SIMOTION D410. SIMOTION D410 - это компактный блок управления для одноосных
применений.Блок управления защелкивается непосредственно на силовой модуль SINAMICS S120 PM340 формат bl о cksize и имеет интегрированное управление приводом.
В среде Matlab построена математическая модель перемещения тележки с ножницами. Посчитаны регуляторы скорости и регулятор положения. Структура регулятора скорости выбрана пропорциональной. Регулятор положения выбран нелинейным так, как данный регулятор позволит выполнить перемещение максимально быстро и в тоже время максимально точно, без перерегулирования по положению.
В среде Matlab промоделированы основные режимы работы электропривода, а именно режим малых, средних и больших перемещений.
В результате моделирования полученные переходные процессы полностью удовлетворяют предъявляемым требованиям и показывающие правильность расчётов.
Разработка мехатронной системы ножниц на участке нарезки, позволит избежать остановки в процессе работы цеха, что позволит производить больше рулонов чем прежде.
Были рассчитаны капитальные затраты на разработку привода, посчитано фактическое время работы, посчитаны затраты на электроэнергию, амортизационные отчисления, запасные материалы до и после реконструкции лифтового стеллажа. Также были рассчитаны оплата труда, рентабельность продукции и срок окупаемости. Данный проект является выгодным и окупается за год и 5 месяцев.
За счёт увеличения периода работы установки было составлено оптимальное расписания для минимального количества рабочих на данном участке, за счёт автоматизации, требуемый персонал стал меньше, так как теперь требуется только наблюдать и контролировать технологический процесс со стороны.
Результаты технико-экономических расчетов подтверждают экономическую эффективность предлагаемой реконструкции.
Таким образом, все задачи, поставленные ВКР, выполнены, а цель достигнута.
Предлагаемое решение в данной ВКР является разработки мехатронной системы автоматической нарезки металлических листов. Данное решение позволит работникам цеха работать на безопасном расстоянии от всей линии и позволит увеличить объём выпускаемой продукции.
Основная цель это ускорить технологический процесс протекающий в цехе, за счёт автоматизированной линии нарезки листов, которая исключает остановку основной линии намотки.
Построена архитектура системы автоматизации. Автоматизация системы летучих ножниц удобнее всего построить на базе контроллера SIMOTION D410. SIMOTION D410 - это компактный блок управления для одноосных
применений.Блок управления защелкивается непосредственно на силовой модуль SINAMICS S120 PM340 формат bl о cksize и имеет интегрированное управление приводом.
В среде Matlab построена математическая модель перемещения тележки с ножницами. Посчитаны регуляторы скорости и регулятор положения. Структура регулятора скорости выбрана пропорциональной. Регулятор положения выбран нелинейным так, как данный регулятор позволит выполнить перемещение максимально быстро и в тоже время максимально точно, без перерегулирования по положению.
В среде Matlab промоделированы основные режимы работы электропривода, а именно режим малых, средних и больших перемещений.
В результате моделирования полученные переходные процессы полностью удовлетворяют предъявляемым требованиям и показывающие правильность расчётов.
Разработка мехатронной системы ножниц на участке нарезки, позволит избежать остановки в процессе работы цеха, что позволит производить больше рулонов чем прежде.
Были рассчитаны капитальные затраты на разработку привода, посчитано фактическое время работы, посчитаны затраты на электроэнергию, амортизационные отчисления, запасные материалы до и после реконструкции лифтового стеллажа. Также были рассчитаны оплата труда, рентабельность продукции и срок окупаемости. Данный проект является выгодным и окупается за год и 5 месяцев.
За счёт увеличения периода работы установки было составлено оптимальное расписания для минимального количества рабочих на данном участке, за счёт автоматизации, требуемый персонал стал меньше, так как теперь требуется только наблюдать и контролировать технологический процесс со стороны.
Результаты технико-экономических расчетов подтверждают экономическую эффективность предлагаемой реконструкции.
Таким образом, все задачи, поставленные ВКР, выполнены, а цель достигнута.