Помощь студентам в учебе
Модернизация автоматизированной системы управления третьим передвижным рольгангом на участке сварки стана 530-820 ТЭСЦ №6 ПАО «ЧТПЗ»
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 8
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 17
3 ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ 21
4 ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 22
4.1 Выбор системы элетропривода передвижения телеги 22
4.2 Выбор системы электропривода вращения роликов рольганга телеги 25
4.3 Выбор системы токоподвода 27
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 28
5.1 Разработка функциональной схемы автоматики 28
5.2 Выбор программируемого логического контроллера 33
5.3 Выбор системы позиционирования 50
5.4 Выбор чувствительных элементов 56
5.5 Выбор системы защиты от аварий 57
6 РАЗРАБОТКА СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ 60
6.1 Разработка электрических схем 60
6.2 Компоновка оборудования в шкафах управления 64
7 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 73
7.1 Конфигурирование аппаратной части проекта TIA Portal 74
7.2 Разработка алгоритма программы системы управления 75
7.3 Разработка системы визуализации 77
7.4 Схема алгоритма и уровней автоматизации передвижного рольганга 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схемы электрические принципиальные 97
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 8
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 17
3 ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ 21
4 ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 22
4.1 Выбор системы элетропривода передвижения телеги 22
4.2 Выбор системы электропривода вращения роликов рольганга телеги 25
4.3 Выбор системы токоподвода 27
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 28
5.1 Разработка функциональной схемы автоматики 28
5.2 Выбор программируемого логического контроллера 33
5.3 Выбор системы позиционирования 50
5.4 Выбор чувствительных элементов 56
5.5 Выбор системы защиты от аварий 57
6 РАЗРАБОТКА СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ 60
6.1 Разработка электрических схем 60
6.2 Компоновка оборудования в шкафах управления 64
7 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 73
7.1 Конфигурирование аппаратной части проекта TIA Portal 74
7.2 Разработка алгоритма программы системы управления 75
7.3 Разработка системы визуализации 77
7.4 Схема алгоритма и уровней автоматизации передвижного рольганга 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схемы электрические принципиальные 97
На сегодняшний день, когда технологии не стоят на месте, трудно представить динамично развивающиеся металлургическую компанию без применения автоматизированных систем управления технологическими процессами. При автоматизации производства применяются приборы, машины и приспособления, осуществляющие производственные действия без применения физической силы человека, однако работа осуществляется под его контролем. Автоматизация позволяет предприятиям более рационально использовать все доступные виды ресурсов, увеличивать производительность труда, осуществлять трудоемкие технические задания за меньший промежуток времени, повысить уровень безопасности, повышать качество, а также расширять сортамент выпускаемой продукции. В результате сведения человечество труда к минимуму количество производственных травм сокращается. Большая часть несчастных случаев приходится на ремонт и наладку оборудования, a также на нерациональную расстановку оборудования и организацию рабочих мест. Таким образом автоматизация производства позволяет не только повышает эффективность труда сотрудников предприятия, сокращать затраты на выполнение рутинных и трудоемких операций и механизированного труда, но и уменьшить травматизм на производстве. Также автоматизация и механизация позволяют устранить работу человека во вредных и тяжелых для работы условиях труда.
Одним из ключевых игроков трубной промышленности России выступает ПАО «ЧТПЗ». Для сохранения лидирующих позиций на мировом трубном рынке, предприятие выделят большие ресурсы на автоматизацию технологических процессов. За годы существования предприятия накоплен не малый опыт по внедрению автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Внедрение грамотно спроектированная и реализованная АСУ ТП это залог успеха для конкретного инженера будущем и для предприятия в целом.
В контексте выше сказанного будущие предприятия неразрывно связанно с будущим отдельного инженера АСУТП. Важным является получения навыков работы с оборудованием АСУТП, диагностики неисправностей, осуществлению сбора, анализа и обобщения данных в области АСУТП, самостоятельного изучения новых технологий, применения на практики достижений отечественной и зарубежной науки и техники, умелое использование систем автоматического проектирования, способность к саморазвитию, приобретение навыков разработки и реализации проектов.
Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы обусловлена тем, что на данный момент система управления передвижным рольгангом устарела не только физически, но и морально. Анализ учета отказов оборудования показывает, что третий передвижной рольганга не отвечает современным требованиям к оборудованию, затраты на проведение технического обслуживания и ремонта намного выше, чем на аналогичном оборудовании, выполненном на современной элементной базе. Убытки, связанные с остановкой поточной линии, и не выпуском в срок продукции, многократно превосходят затраты на модернизацию систему управления. Кроме того по причине сбоев при позиционировании трубы происходят удары трубой о ролики на телеге и ролики внутренних станов. При определенном стечении обстоятельств это способствует возникновению вмятин на теле трубы и крайне неблагоприятно влияет на качество и приводит к потерям времени и дополнительным материальным затратам. И если подобная труба в результате доходит до потребителя это может нанести непоправимый урон репутации предприятия в целом.
Цель данной работы - разработать и реализовать проект модернизации системы управления третьего передвижного рольганга участка сварки стана 530-820 трубоэлектросварочного цеха №6, ПАО «ЧТПЗ».
Одним из ключевых игроков трубной промышленности России выступает ПАО «ЧТПЗ». Для сохранения лидирующих позиций на мировом трубном рынке, предприятие выделят большие ресурсы на автоматизацию технологических процессов. За годы существования предприятия накоплен не малый опыт по внедрению автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Внедрение грамотно спроектированная и реализованная АСУ ТП это залог успеха для конкретного инженера будущем и для предприятия в целом.
В контексте выше сказанного будущие предприятия неразрывно связанно с будущим отдельного инженера АСУТП. Важным является получения навыков работы с оборудованием АСУТП, диагностики неисправностей, осуществлению сбора, анализа и обобщения данных в области АСУТП, самостоятельного изучения новых технологий, применения на практики достижений отечественной и зарубежной науки и техники, умелое использование систем автоматического проектирования, способность к саморазвитию, приобретение навыков разработки и реализации проектов.
Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы обусловлена тем, что на данный момент система управления передвижным рольгангом устарела не только физически, но и морально. Анализ учета отказов оборудования показывает, что третий передвижной рольганга не отвечает современным требованиям к оборудованию, затраты на проведение технического обслуживания и ремонта намного выше, чем на аналогичном оборудовании, выполненном на современной элементной базе. Убытки, связанные с остановкой поточной линии, и не выпуском в срок продукции, многократно превосходят затраты на модернизацию систему управления. Кроме того по причине сбоев при позиционировании трубы происходят удары трубой о ролики на телеге и ролики внутренних станов. При определенном стечении обстоятельств это способствует возникновению вмятин на теле трубы и крайне неблагоприятно влияет на качество и приводит к потерям времени и дополнительным материальным затратам. И если подобная труба в результате доходит до потребителя это может нанести непоправимый урон репутации предприятия в целом.
Цель данной работы - разработать и реализовать проект модернизации системы управления третьего передвижного рольганга участка сварки стана 530-820 трубоэлектросварочного цеха №6, ПАО «ЧТПЗ».
За время прохождения преддипломной практики и выполнения выпускной квалификационной работы. После изучения технологии работы и состояния оборудования был сделан вывод, что физически устаревшие элементы оборудования и морально устаревшая система автоматизации в целом являются причиной частых отказов автоматики. В результате был проведен анализ существующего оборудования поставлены задачи, сформулированы требования к модернизируемой системе автоматизации, произведен выбор электродвигателя системы электропривода для механизма передвижения и механизма вращения роликов рольганга. Были рассмотрены несколько вариантов реализации системы управления, на основании анализа положительный и отрицательных качеств каждой системы управления было принято решение о выборе системы управления на базе программируемого логического контроллера серии S7-315-2DP. Также была разработана функциональная и интерфейсная схема автоматизации, произведен выбор системы позиционирования на базе лазерного датчика расстояния SICK DME4000-112, выбраны чувствительные оптические датчики для определения положения трубы на передвижном рольганге. Спроектирована система защиты от аварий на базе реле безопасности 3SK1121-1CB42 фирмы Siemens. При помощи САПР EPLAN были разработаны электрические принципиальные схемы, произведена компоновка оборудования в шкафах и пульте управления, схемы соединений контроллера и станций удаленной периферии, а также схема сети Profibus. Используя программную среду TIA Portal, была сконфигурирована аппаратная часть контроллера и системы HMI, разработан алгоритм программы системы управления и реализован спроектированный интерфейс HMI системы.
Надежность оборудования повысили, применив современное оборудование , обратив при этом внимание на унификацию с применяемым оборудованием в цехе При отказе одного из компонентов системы управления замена и ввод в эксплуатацию нового компонента не превышает 20 минут для устройств линейки S7-300 и не более 45 минут на частотный преобразователь.
Снижение затрат на проведение технического обслуживания и ремонта получим за счет уменьшения количества проводимых технический обслуживаний за счет исключения из схемы автоматизации большого количества коммутационных аппаратов.
Улучшить качество диагностических работ позволило применение системы HMI с возможностью контроля работы участка специалистами службы промышленной автоматизации.
Износ скатов и рельс удалось снизить за счет задания программной и аппаратной рампы разгона и торможения, реализации этого мероприятия позволило получить более плавный разгон и торможение механизма передвижения. Электромеханический тормоз, выполнявший в старой системе управления функции позиционирования телеги, настройка которого требовалась при смене сортамента трубы теперь исключен из схемы агрегата вместо него используется электромагнитный тормоз встроенные в электродвигатель передвижения.
От деформации и последующего разращения шпонки и шпоночного паза фиксирующих двигатели вращения роликов рольганга, удалось избавится за счет применения рамп разгона и торможения на частотном преобразователе .
За счет применения лазерного измерителя расстояния Sick DME 4000-112 и программного регулятора пути в алгоритме программы управления удалось получить требуемую точность позиционирования и исключить проблемы, связанные с позиционированием связанные с разрезной троллеи автоматики до модернизации.
На основании проделанной работы в заключении необходимо отметить, что актуальность выпускной квалификационной работы обусловлена ее практической значимостью для предприятия, цели ВКР были достигнута, а поставленные задачи решены в полном объеме.
Надежность оборудования повысили, применив современное оборудование , обратив при этом внимание на унификацию с применяемым оборудованием в цехе При отказе одного из компонентов системы управления замена и ввод в эксплуатацию нового компонента не превышает 20 минут для устройств линейки S7-300 и не более 45 минут на частотный преобразователь.
Снижение затрат на проведение технического обслуживания и ремонта получим за счет уменьшения количества проводимых технический обслуживаний за счет исключения из схемы автоматизации большого количества коммутационных аппаратов.
Улучшить качество диагностических работ позволило применение системы HMI с возможностью контроля работы участка специалистами службы промышленной автоматизации.
Износ скатов и рельс удалось снизить за счет задания программной и аппаратной рампы разгона и торможения, реализации этого мероприятия позволило получить более плавный разгон и торможение механизма передвижения. Электромеханический тормоз, выполнявший в старой системе управления функции позиционирования телеги, настройка которого требовалась при смене сортамента трубы теперь исключен из схемы агрегата вместо него используется электромагнитный тормоз встроенные в электродвигатель передвижения.
От деформации и последующего разращения шпонки и шпоночного паза фиксирующих двигатели вращения роликов рольганга, удалось избавится за счет применения рамп разгона и торможения на частотном преобразователе .
За счет применения лазерного измерителя расстояния Sick DME 4000-112 и программного регулятора пути в алгоритме программы управления удалось получить требуемую точность позиционирования и исключить проблемы, связанные с позиционированием связанные с разрезной троллеи автоматики до модернизации.
На основании проделанной работы в заключении необходимо отметить, что актуальность выпускной квалификационной работы обусловлена ее практической значимостью для предприятия, цели ВКР были достигнута, а поставленные задачи решены в полном объеме.