АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха 8
1.2 Характеристика и кинематические схемы проектируемого механизма 11
1.3 Требования к приводам и системе автоматизации 12
1.4 Выбор системы привода 13
1.5 Расчет и построение нагрузочных диаграмм и тахограмм 14
1.6 Выбор основного силового оборудования 32
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 34
2 РАЗРАБОТКА САУ В MATLAB 34
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 35
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 36
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР 38
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 39
2.5 Моделирование типовых режимов работы привода 39
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ HMI В TIA PORTAL 52
3.1 Проектирование HMI панели 52
3.1.1 Алгоритм работы 52
3.1.2 Перечень необходимых тегов 54
3.1.3 Виды экранов 56
3.2 Разработка программы управления 59
3.2.1 Алгоритм работы 59
3.2.2 Основные блоки программы контроллера 63
3.2.3 Ручное управление 63
3.2.4 Работа оси Z 65
3.2.5 Алгоритм работы 65
3.2.6 Возврат 67
3.2.7 Программа «Забрать» 68
3.2.8 Программа «Положить» 70
3.2.9 Аварии 73
3.2.10 Сообщения 74
3.2.11 Отчеты 75
3.2.12 Настройки 76
3.2.13 Параметры доступа» 77
4 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ В EPLAN 78
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 79
5.1 Расчет сметы капитальных затрат 79
5.2 Расчет РСЭО 80
5.3 Расчет срока окупаемости проекта 85
5.4 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
ПАО «ЧМК» - предприятие, которое выпускает сталь высокого качества. Оно относится к немногим предприятиям, которые могут присваивать стали свой индекс. Для ПАО «ЧМК»: ЧС (Челябинская сталь).
Производство чугуна и стали непосредственно из руды - процесс дорогостоящий сравнительно с переплавкой вторичного сырья. Под эти цели ПАО ЧМК выделяет специализированные участки, именуемые копровыми цехами. Именно в них происходит подготовка металлолома к последующей переплавке.
Фактически, копровый цех служит своеобразным центром сбора металлолома или конечной его транзитной точкой, куда он поступает из различных источников.
В данной ВКР будет произведено исследование и разработка крана-штабелера для одного из складов копрового цеха. Необходимо обеспечить автоматизированное перемещение груза в ячейки с помощью разработанной мехатронной системы. Мехатронной системой, способной заменить в данном складе человеческий труд.
Кран-штабелер - совокупность системы приводов, работающих под управлением программируемого автоматического устройства или человека- оператора. Главная задача крана-штабелера - перемещение груза из начальной точки в конечную ячейку.
Применение крана-штабелера позволяет освободить человека от тяжёлых или ручных операций, включая и вредные работы.
После подбора и проверки оборудования необходимо разработать систему автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП), которая и будет осуществлять процесс работы склада без участия человека. Сложностью моделирования системы автоматического регулирования положения состоит в высоких требованиях к точности позиционирования для осуществления бесперебойной работы. Необходимо разработать архитектуру системы автоматизации, алгоритм её работы, смоделировать математическую модель в программе MATLAB Simulink для проверки правильности расчетных данных.
Далее необходимо перенести разработать HMI панель в программе TIA PORTAL с соблюдением всех режимов работы и анимацией движения.
Далее необходимо провести экономическую оценку уместности использования устанавливаемого оборудования, рассчитать экономическую выгоду и срок окупаемости.
Целью работы является разработка системы перемещения крана-штабелера. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Проанализировать технологический процесс склада копрового цеха;
2) Выбрать основное силовое оборудование для крана-штабелера;
3) Разработать систему автоматического управления участка;
4) Смоделировать систему автоматического регулирования технологической координаты;
5) Разработать HMI панель;
6) Разработать электрические чертежи (шкаф питания, шкаф управления);
7) Рассчитать технико-экономические показатели.
В ходе проведенной выпускной квалификационной работы была выполнена разработка мехатронной системы автоматического дистанционного управления кранов-штабелеров для склада копрового цеха ПАО «ЧМК».
Была разработана система автоматизации крана-штабелера. В результате работы произведен расчет технико-экономических показателей внедрения оборудования в технологический процесс.
Были определены требования к электроприводу и системе автоматизации, построена нагрузочная диаграмма и тахограмма работы привода для трех осей движения крана-штабелера.
В ходе выпускной квалификационной работы были рассмотрены техникоэкономические параметры копрового цеха ПАО «ЧМК», в который интегрировалось оборудование. Капитальные затраты на установку оборудования составили 12000000 руб. Данная сумма включает расходы на транспортировку оборудования, его установку и непредвиденные расходы. В расчет также вошло вспомогательное оборудование.
Годовая экономия средств, идущих на заработную плату, отчисления на социальные нужды, материальные затраты, амортизационные отчисления и прочие расходы составили 4879246 руб.
Срок окупаемости оборудования в ходе расчёта составил 2,45 года. Таким образом, поставленные задачи и цели выпускной квалификационной работы можно считать выполненными.
