Помощь студентам в учебе
Модернизация системы оборотного водоснабжения корпуса 4А АО «НПО «Электромашина»
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 12
1.1 Описание объекта автоматизации 12
1.2 Принцип работы объекта автоматизации 20
1.3 Описание проблематики выпускной квалификационной работы 27
1.4 Цели и задачи выпускной квалификационной работы 31
1.5 Цели и задачи автоматизации 32
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 35
2.1 Описание принципа работы объекта после модернизации 35
2.2. Разработка структурной и функциональной схем автоматизации 35
2.4 Разработка схемы электрической принципиальной системы управления .. 38
2.4.1 Выбор чувствительных элементов 40
2.4.2 Выбор исполнительных элементов 45
2.4.3 Выбор программируемого логистического контроллера 53
2.4.4 Выбор панели оператора 59
2.4.5 Выбор блока питания 62
2.5 Схема соединений 69
2.6 Компоновка электрошкафа 71
3 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО АЛГОРИТМИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 75
3.1 Разработка алгоритма работы системы управления 75
3.2 Разработка приложения оператора 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схема электрическая принципиальная 901
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Схема карт ПЛК 106
ПРИЛОЖЕНИЕ В Таблица сигналов ПЛК 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Перечень элементов ШАУ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Компоновка шкафа 3D
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 12
1.1 Описание объекта автоматизации 12
1.2 Принцип работы объекта автоматизации 20
1.3 Описание проблематики выпускной квалификационной работы 27
1.4 Цели и задачи выпускной квалификационной работы 31
1.5 Цели и задачи автоматизации 32
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 35
2.1 Описание принципа работы объекта после модернизации 35
2.2. Разработка структурной и функциональной схем автоматизации 35
2.4 Разработка схемы электрической принципиальной системы управления .. 38
2.4.1 Выбор чувствительных элементов 40
2.4.2 Выбор исполнительных элементов 45
2.4.3 Выбор программируемого логистического контроллера 53
2.4.4 Выбор панели оператора 59
2.4.5 Выбор блока питания 62
2.5 Схема соединений 69
2.6 Компоновка электрошкафа 71
3 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО АЛГОРИТМИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 75
3.1 Разработка алгоритма работы системы управления 75
3.2 Разработка приложения оператора 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схема электрическая принципиальная 901
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Схема карт ПЛК 106
ПРИЛОЖЕНИЕ В Таблица сигналов ПЛК 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Перечень элементов ШАУ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Компоновка шкафа 3D
В представленной выпускной квалификационной работе представлен проект модернизации градирни 704 цеха предприятия АО «НПО «Электромашина».
Акционерное общество «Научно-производственное объединение «Электромашина» (АО «НПО «Электромашина») начало свою историю в 1934 году как завод Электромашин в городе Москве. Во время войны завод и конструкторское бюро были эвакуированы в Челябинск. Основная продукция, выпускаемая предприятием во время Великой Отечественной войны - авиационное оборудование, моторы СА-1, СА-189 и прочее электрооборудование для танков. Выпуск генераторов и реле-регуляторов был освоен в 1943 году. Ими оснащались все новые типы танков, а также артиллеристских самоходных установок. На предприятии эффективно была реализована программа диверсификации производства - помимо электрооборудования для военной техники выпускались товары народного потребления: генераторы для тракторов Челябинского Тракторного Завода, двигатели стиральных машин, пылесосов.
Современное предприятие АО «НПО «Электромашина» участвует во всех этапах жизненного цикла изделий (проектирование, производство и ремонт) гражданского и военного назначения. В качестве продукции гражданского назначения стоит выделить продукцию для пожарной техники, блоки управления движением железнодорожного транспорта, интеллектуальное светильное оборудование и прочая производственно-техническая продукция.
АО «НПО «Электромашина» входит в состав группы компаний контура управления АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод», одного из крупнейших производителей вооружения и военной техники и продукции для подвижного состава в РФ. В составе АО «НПК «Уралвагонзавод» предприятие входит в состав госкорпорации «Ростех».
Традиционная специализация предприятия:
1. Вращающиеся контактные устройства/приводные вращающиеся контактные устройства;
2. Системы энергопитания объекта, дизель-генераторные установки
электропитания, системы кондиционирования и отопления;
3. Системы защиты бронеобъектов от ВТО;
4. Системы автоматизированного пожаротушения;
5. Информационно-управляющие системы;
6. Системы управления механизмами, приводные устройства,
электродвигатели, электромагниты.
Перспективные продуктовые направления:
1. Электромеханическая трансмиссия;
2. Двухплоскостные стабилизированные платформы.
Производственный цикл предприятия включает следующие переделы:
1. Механообрабатывающий;
2. Металлургический (литье из цветных металлов и сплавов);
3. Заготовительный (штамповка);
4. Производство изделий из термопластов и реактопластов;
5. Гальванопокрытий;
6. Электромонтажная сборка;
7. Механосборка;
8. Производство печатных узлов;
9. Инструментально - стендовый.
Рассматриваемый 704 цех входит в состав корпуса 4А. Ранее в данном корпусе, а теперь только лишь в указанном цехе производится листовая обработка, изготовление резинотехнических изделий, термообработка, прессование реактопластов и литьё термопластичных материалов, навивка пружин. Благодаря поэтапно-проводимой реконструкции производства предприятия удалось локализовать большое количество переделов в рамках одного 704 цеха. Выпускаемая продукция цеха - детали для производства электродвигателей, вращающихся контактных устройств, приводных вращающихся контактных устройств, генераторов, стартер генераторов, кондиционеров, дизельных энергоагрегатов, светодиодных светильников, насосной техники.
Ко всем выпускаемым деталям предъявляются высокие требования по качеству в связи с ответственным назначением продукции. В производственном цикле предусмотрен поэтапный контроль выполнения операций с контролем специалистами отдела технического контроля.
Обновленный участок изготовления деталей из термопластических материалов появился в результате реализации программы реконструкции дополнитеьлно к существующему. На участке установлено четыре горизонтальных термопластавтомата фирмы KraussMaffei Technologies GmbH и один вертикальный производства MULTIPLAS ENGINERY CO., LTD. Данное оборудование является более производительным и потребовало повышения эффективности теплоотводе более чем в 2,3 раза по отношению к имеющемуся оборудованию.
Участок термообработки подвергается наиболее глубокой модернизации. На нём изменению подвергается сами процессы термообработки: использование защитных газов, «закрытые» автоматизированные процессы и циклы; а также внедрено автоматизированное и программируемое управление процессами. На рисунке представлено оборудование линии термообработки Codere.
Помимо реконструкции существующих производственных участков в части поставки технологического оборудования на АО «НПО «Электромашина» ведётся работа по модернизации инженерного оборудования.
Для оборудования цеха, расположенного на участках листообработки, термообработки, пружинонавивки, прессования термо- и реактопластов, изготовления резино-технических изделий разработаны системы отопления, вентиляции, пожаротушения, а также единый комплекс по охлаждению теплоносителя, отводимого от оборудования. Последним объектом реконструкции - является единая цеховая градирня. Главными элементами системами являются основные нагревающие элементы - шахтные печи, автоматизированная линия термообработки. Режим работы градирни - круглосуточный, постоянный.
К качеству работы комплекса охлаждения имеется ряд замечаний. Дополнительно, изменяющиеся условия эксплуатации и перспективы участия в дальнейших проектах по развитию и реконструкции производства выдвигают требования о необходимости внесения изменений в устройство и систему управления работой градирни.
Своевременное внесение изменений в конструкцию градирни и повышение степени её автоматизации позволят не только улучшить качество работы системы, устранить возможные аварийные выходы из строя и поломки дорогостоящего оборудования, но и подготовить инженерные системы и сети цеха для оперативного обеспечения необходимых требований.
На данный момент существует перечень требований определённый экспертно-аналитическим методом. При выполнении проектирования, подборе оборудования, предусмотренного к монтажу, будет произведено уточнение требований к инженерной системе оборотного охлаждения.
Акционерное общество «Научно-производственное объединение «Электромашина» (АО «НПО «Электромашина») начало свою историю в 1934 году как завод Электромашин в городе Москве. Во время войны завод и конструкторское бюро были эвакуированы в Челябинск. Основная продукция, выпускаемая предприятием во время Великой Отечественной войны - авиационное оборудование, моторы СА-1, СА-189 и прочее электрооборудование для танков. Выпуск генераторов и реле-регуляторов был освоен в 1943 году. Ими оснащались все новые типы танков, а также артиллеристских самоходных установок. На предприятии эффективно была реализована программа диверсификации производства - помимо электрооборудования для военной техники выпускались товары народного потребления: генераторы для тракторов Челябинского Тракторного Завода, двигатели стиральных машин, пылесосов.
Современное предприятие АО «НПО «Электромашина» участвует во всех этапах жизненного цикла изделий (проектирование, производство и ремонт) гражданского и военного назначения. В качестве продукции гражданского назначения стоит выделить продукцию для пожарной техники, блоки управления движением железнодорожного транспорта, интеллектуальное светильное оборудование и прочая производственно-техническая продукция.
АО «НПО «Электромашина» входит в состав группы компаний контура управления АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод», одного из крупнейших производителей вооружения и военной техники и продукции для подвижного состава в РФ. В составе АО «НПК «Уралвагонзавод» предприятие входит в состав госкорпорации «Ростех».
Традиционная специализация предприятия:
1. Вращающиеся контактные устройства/приводные вращающиеся контактные устройства;
2. Системы энергопитания объекта, дизель-генераторные установки
электропитания, системы кондиционирования и отопления;
3. Системы защиты бронеобъектов от ВТО;
4. Системы автоматизированного пожаротушения;
5. Информационно-управляющие системы;
6. Системы управления механизмами, приводные устройства,
электродвигатели, электромагниты.
Перспективные продуктовые направления:
1. Электромеханическая трансмиссия;
2. Двухплоскостные стабилизированные платформы.
Производственный цикл предприятия включает следующие переделы:
1. Механообрабатывающий;
2. Металлургический (литье из цветных металлов и сплавов);
3. Заготовительный (штамповка);
4. Производство изделий из термопластов и реактопластов;
5. Гальванопокрытий;
6. Электромонтажная сборка;
7. Механосборка;
8. Производство печатных узлов;
9. Инструментально - стендовый.
Рассматриваемый 704 цех входит в состав корпуса 4А. Ранее в данном корпусе, а теперь только лишь в указанном цехе производится листовая обработка, изготовление резинотехнических изделий, термообработка, прессование реактопластов и литьё термопластичных материалов, навивка пружин. Благодаря поэтапно-проводимой реконструкции производства предприятия удалось локализовать большое количество переделов в рамках одного 704 цеха. Выпускаемая продукция цеха - детали для производства электродвигателей, вращающихся контактных устройств, приводных вращающихся контактных устройств, генераторов, стартер генераторов, кондиционеров, дизельных энергоагрегатов, светодиодных светильников, насосной техники.
Ко всем выпускаемым деталям предъявляются высокие требования по качеству в связи с ответственным назначением продукции. В производственном цикле предусмотрен поэтапный контроль выполнения операций с контролем специалистами отдела технического контроля.
Обновленный участок изготовления деталей из термопластических материалов появился в результате реализации программы реконструкции дополнитеьлно к существующему. На участке установлено четыре горизонтальных термопластавтомата фирмы KraussMaffei Technologies GmbH и один вертикальный производства MULTIPLAS ENGINERY CO., LTD. Данное оборудование является более производительным и потребовало повышения эффективности теплоотводе более чем в 2,3 раза по отношению к имеющемуся оборудованию.
Участок термообработки подвергается наиболее глубокой модернизации. На нём изменению подвергается сами процессы термообработки: использование защитных газов, «закрытые» автоматизированные процессы и циклы; а также внедрено автоматизированное и программируемое управление процессами. На рисунке представлено оборудование линии термообработки Codere.
Помимо реконструкции существующих производственных участков в части поставки технологического оборудования на АО «НПО «Электромашина» ведётся работа по модернизации инженерного оборудования.
Для оборудования цеха, расположенного на участках листообработки, термообработки, пружинонавивки, прессования термо- и реактопластов, изготовления резино-технических изделий разработаны системы отопления, вентиляции, пожаротушения, а также единый комплекс по охлаждению теплоносителя, отводимого от оборудования. Последним объектом реконструкции - является единая цеховая градирня. Главными элементами системами являются основные нагревающие элементы - шахтные печи, автоматизированная линия термообработки. Режим работы градирни - круглосуточный, постоянный.
К качеству работы комплекса охлаждения имеется ряд замечаний. Дополнительно, изменяющиеся условия эксплуатации и перспективы участия в дальнейших проектах по развитию и реконструкции производства выдвигают требования о необходимости внесения изменений в устройство и систему управления работой градирни.
Своевременное внесение изменений в конструкцию градирни и повышение степени её автоматизации позволят не только улучшить качество работы системы, устранить возможные аварийные выходы из строя и поломки дорогостоящего оборудования, но и подготовить инженерные системы и сети цеха для оперативного обеспечения необходимых требований.
На данный момент существует перечень требований определённый экспертно-аналитическим методом. При выполнении проектирования, подборе оборудования, предусмотренного к монтажу, будет произведено уточнение требований к инженерной системе оборотного охлаждения.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была изучена документация по проектированию и функционированию системы оборотного водоснабжения корпуса 4А АО «НПО «Электромашина». Был проведён анализ принятых разработчиком решений, изучены данные по статистике эксплуатации градирни.
На основе полученных данных были сформулированы цели задачи, которыми должна соответствовать градирня, которая позволит проводить дальнейшее перевооружение производственных участков и реконструкцию цеха.
Целью модернизации стало - устранение выявленных замечаний к работе системы, обеспечение возможности дальнейшей реконструкции производства, а также повышение надёжности системы.
В результате выполнения проекта были сформированы требования к элементам системы и принципам её функционирования. В результате было подобрано оборудование, увеличивающее степень автоматизации системы, и спроектированы: принципиальная электрическая схема, схема карт ПЛК, таблица сигналов ПЛК, перечень элементов. Проектирование выполнялось в среде системы глобального сквозного проектирования Eplan Electric.
После выполнения указанной части проектных работ был подобран электрошкаф для размещения на производственной площадке. Компоновка электрошкафа разрабатывалась также в приложении Pro Panel программной среды Eplan Electric.
Особое внимание было уделено разработке информационно-алгоритмического обеспечения системы управления.
Для повышения автоматизации работы системы оборотного водоснабжения была внедрена система управления посредством «человеко-машинного» интерфейса. При этом возможность кнопочного управления градирней сохранилось. Информирование о состоянии элементов системы также отображается с помощью сигнальных ламп.
Исполнительная программа управления разработана с учётом возможности, как автоматической работы, так и осуществления управления в ручном режиме.
На основе опыта эксплуатации имеющейся системы были отработаны вопросы более глубокой самодиагностики и определения «приграничных» предаварийных состояний системы, при которых необходимо вносить корректировку функционирования.
Информация о критических состояниях элементов системы и вероятности возникновения аварийного отключения отображается на панели оператора. История логов сохраняется в архивную базу.
Программа управления разработана таким образом, что система способна провести регулировку процесса в зависимости от изменяющихся условий - не только внутренних, но, обязательно, внешних.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был разработан проект модернизации системы оборотного водоснабжения, имеющей большие срок службы, эффективность охлаждения и энергоэффективности, больший межсервисный интервал эксплуатации за счёт большей степени контроля и управляемости процесса.
Благодаря модернизации системы управления удалось обеспечить возможность дальнейшей реконструкции производственных участков цеха и установки нового инженерного и технологического оборудования.
Решения, принятые в ходе разработки проекта позволят повышать и модернизировать систему охлаждения с помощью внесения изменений только в саму систему автоматизированного управления. При дальнейшем расширении требований и дальнейшего повышения эффективности системы возможно модернизация самих составных частей инженерной системы (чувствительных элементов, насосов, установка дополнительных вентиляторов охлаждения).
На основе полученных данных были сформулированы цели задачи, которыми должна соответствовать градирня, которая позволит проводить дальнейшее перевооружение производственных участков и реконструкцию цеха.
Целью модернизации стало - устранение выявленных замечаний к работе системы, обеспечение возможности дальнейшей реконструкции производства, а также повышение надёжности системы.
В результате выполнения проекта были сформированы требования к элементам системы и принципам её функционирования. В результате было подобрано оборудование, увеличивающее степень автоматизации системы, и спроектированы: принципиальная электрическая схема, схема карт ПЛК, таблица сигналов ПЛК, перечень элементов. Проектирование выполнялось в среде системы глобального сквозного проектирования Eplan Electric.
После выполнения указанной части проектных работ был подобран электрошкаф для размещения на производственной площадке. Компоновка электрошкафа разрабатывалась также в приложении Pro Panel программной среды Eplan Electric.
Особое внимание было уделено разработке информационно-алгоритмического обеспечения системы управления.
Для повышения автоматизации работы системы оборотного водоснабжения была внедрена система управления посредством «человеко-машинного» интерфейса. При этом возможность кнопочного управления градирней сохранилось. Информирование о состоянии элементов системы также отображается с помощью сигнальных ламп.
Исполнительная программа управления разработана с учётом возможности, как автоматической работы, так и осуществления управления в ручном режиме.
На основе опыта эксплуатации имеющейся системы были отработаны вопросы более глубокой самодиагностики и определения «приграничных» предаварийных состояний системы, при которых необходимо вносить корректировку функционирования.
Информация о критических состояниях элементов системы и вероятности возникновения аварийного отключения отображается на панели оператора. История логов сохраняется в архивную базу.
Программа управления разработана таким образом, что система способна провести регулировку процесса в зависимости от изменяющихся условий - не только внутренних, но, обязательно, внешних.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был разработан проект модернизации системы оборотного водоснабжения, имеющей большие срок службы, эффективность охлаждения и энергоэффективности, больший межсервисный интервал эксплуатации за счёт большей степени контроля и управляемости процесса.
Благодаря модернизации системы управления удалось обеспечить возможность дальнейшей реконструкции производственных участков цеха и установки нового инженерного и технологического оборудования.
Решения, принятые в ходе разработки проекта позволят повышать и модернизировать систему охлаждения с помощью внесения изменений только в саму систему автоматизированного управления. При дальнейшем расширении требований и дальнейшего повышения эффективности системы возможно модернизация самих составных частей инженерной системы (чувствительных элементов, насосов, установка дополнительных вентиляторов охлаждения).