Автоматизированная система управления линии обработки деревянных панелей

Оглавление Введение

1. Обзор технологической части

1.1 Технологический процесс

1.1.1 Основные приемы производства деревянных панелей

1.1.2 Основной технологический процесс

1.2 Выбор оборудования

1.3 Обзор аппаратных средств автоматизации АСУТП

1.3.1 Сравнительный анализ семейств контроллеров различных фирм производителей

1.3.2 Датчики

1.4 Техническое задание

1.4.1 Наименование и область применения

1.4.2 Описание работы СУ ЛОП

1.5 Цели и задачи дипломной работы

2. Реализация системы управления

2.1 Выбор программно аппаратных средств

2.2 Структурная схема системы управления технологическим процессом

2.3 Алгоритм работы технологического процесса обработки панелей

2.4 Выбор программного обеспечения центрального компьютера

2.5 Разработка системы визуализации

2.6 Взаимодействие между устройствами

3. Организационно-экономический раздел

3.1 Технико-экономическое обоснование НИР

3.2 Расчет затрат на разработку АСУ ЛОП

3.3 Оценка экономической эффективности разработанной АСУ ЛОП

4. Промышленная экология и безопасность производства

4.1 Экологический анализ деревообрабатывающего производства

4.2 Анализ условий труда

4.3 Требования электробезопасности и противопожарной безопасности

4.4 Основные правила техники безопасности и меры по обеспечению безопасности труда

4.6 Действия при чрезвычайных ситуациях (во время пожара)

Заключение

Список литературы

Введение

Наука, изучающая методы и свойства управления производством без участия человека, называется автоматикой. Автоматизация производства — это непосредственное внедрение автоматики в его процесс. Она является одним из основных факторов современной научно-технической революции, открывающей перед человечеством беспрецедентные возможности преобразования природы, создания огромных материальных богатств, умножения творческих способностей человека.

Ручное управление производственными процессами не приносит ожидаемого эффекта. Поэтому требуется автоматизация производства, особенно на крупных предприятиях, имеющих длинные и сложные производственные линии. При современных темпах развития науки и техники главное требование к высокопроизводительному и высокоэффективному производству сводится к следующему: производство должно быть готово и способно в любой момент безубыточно прекратить изготовление освоенной продукции и в короткий срок приступить к выпуску любой по количеству партии новых изделий, в том числе и отличающихся друг от друга. То есть, производство должно быть гибким.

Одним из главных условий технического прогресса сегодня является постоянное обновление выпускаемой продукции. В современном производстве возникает необходимость освоения новой продукции при минимальных потерях и затратах, при комплексной автоматизации производства и экономии трудовых ресурсов.

В настоящее время широко осуществляется объединение единичного автоматического оборудования в групповые системы, управляемые ЭВМ. При этом доля участия человека в производственном процессе сокращается более чем в 3 раза. Кроме того, создаются и внедряются автоматические участки, управляемые одной или несколькими ЭВМ на основе принципов и средств гибких производственных систем. Доля участия человека в производственном процессе в этом случае сокращается более чем в 6 раз.

Можно дополнительно отметить, что повышение производительности при конвейерном производстве, так же как и в любом другом производстве, является одним из действенных способов увеличения прибыли предприятия. Другим способом увеличения прибыли предприятия является уменьшение затрат на изготовление готовой продукции и, как следствие, снижение ее себестоимости.

Внедрение автоматизации существенно повышает качество продукции, способствует сокращению производственных площадей и, что очень важно, обеспечивает создание безопасных условий труда.

1. Обзор технологической части

1.1 Технологический процесс

1.1.1 Основные приемы производства деревянных панелей Изготовление стеновых деревянных панелей XLam.

Краткое описание технологии производства.

Технологическая схема производства состоит из нескольких основных этапов:

Вырезка дефектных мест и поперечный раскрой материала (обрезной сухой доски). Осуществляется при помощи торцовочный станков полуавтоматического типа, или на линиях оптимизации.

Сращивание бездефектных заготовок в ламели длиной равной ширине и длине будущей стеновой панели. Данная операция выполняется на линии торцевого сращивания.

Строжка срощенных заготовок с четырех сторон на продольнострогальном станке (прямоугольный профиль) с целью придания точных геометрических форм и необходимой шероховатости.

Формирование панели посредствам укладки строганных досок крест-накрест с нанесением между слоями клеевого состава (производится специальной клеенаносящей машиной).

Прессование щита на вакуумном или гидравлическом прессе.

Окончательная обработка склеенной панели. Обработка может производиться как на обрабатывающем центре, так и ручным электроинструментом.

В зависимости от выбора оборудования (гидравлический или вакуумный пресс, ручная ручная или автоматическая обработка панелей, наличие средств механизации), производительность может составлять от 3-х готовых стеновых панелей в смену.

Описание работы линии.

С конвейера заготовки поступают на торцовочный станок 1, после чего отправляются на линию торцевого сращивания 2. Затем обработанные детали поступают в четырехсторонний продольнострогальный станок 3, где происходит их дальнейшая обработка. Готовые детали направляются под пресс для склеивания панелей 4.

Производство стандартных деревянных домов.

Для производства панельных деревянных домов с панелями размером 1,2X6 м на домостроительных предприятиях применяют следующее оборудование: линию для раскроя заготовок (ПДК-201); линию по обработке обвязок панелей (ПДК-203); линию сборки стропил (ПДК-13); линию сборки ферм и каркасов фронтонов (ПДК-210); установку для обшивки фронтонов (ПДК-211); линию раскроя листовых и плитных материалов (МРП); линию склеивания ДВП по толщине (модель ПДК-204); линию сборки панелей перегородок и веранды (ПДК-215); линию по сборке панелей стен и перегородок (ПДК-206); линию сборки панелей перекрытий (ПДК-214); линию отделки панелей и фронтонов (ПДК-216) и др.

На указанных линиях производят раскрой и механическую обработку деталей и заготовок из пиломатериалов, раскрой плитных материалов (ДВП, фанеры и др.), изготовление и сборку панелей стен, перекрытий, перегородок; изготовление и сборку ферм, фронтонов, двустороннюю отделку водоэмульсионными красками и одностороннее нанесение слоя крошки на поверхность панелей и др.

На линиях сборка панелей поточно-конвейерная, а перемещение их для последовательного выполнения технологических операций производится транспортными средствами — конвейерами, траверсными тележками, кантователями и др.

На автоматической линии по сборке панелей стен и перегородок для панельных домов заводского изготовления ПДК-206 (рис. 212) выполняют следующие операции: сборку каркаса из брусков с креплением в соединениях гвоздями либо скобками, укладку слоя пароизоляции, прибивку облицовки из ДВП, фанеры к каркасу, кантование панели (поворот на 180°), укладку утеплителя, слоя бумаги и прибивку с другой стороны к каркасу дощатой обшивки.

Рис. 1.2 Линия по сборке панелей стен и перегородок для панельных домов заводского изготовления модели ПДК-206: 1 — приводной напольный роликовый конвейер, 2 — загрузочное устройство, 3 — сборочная вайма, 4 — выравниватель, 5 — вакуум-перекладчик, 6, 9 — гвоздезабивные станки, 7 — кантователь (переворачивающее устройство), 8 — конвейер.

На линии часть операций автоматизирована посредством ЧПУ (числовое программное управление): перемещение каркаса к сборочной вайме 3 при его изготовлении, прибивка обшивок к каркасу на гвоздезабивных станках. Обшивку на каркас укладывают вакуум-перекладчиками 5. Каркасы от одной операции к другой передаются приводными роликовыми конвейерами.

При выпуске панелей другого типа переналадка линии не вызывает трудностей.

Производительность линии 12 панелей в час, скорость перемещения панелей 12 м/мин. Наибольшие размеры собираемых панелей стен 2700X6000 мм. Размеры гвоздезабивного станка (модель 206−04) — 13650X6800X2680 мм, масса 13,5 т кантователя (ПДК 206−11) — 6110X 5600X4805, масса 4,09 т.

1.1.2 Основной технологический процесс

Данная система предназначена для обработки деревянных панелей путем их распиливания и наклеивания водостойкого покрытия с помощью пресса.

Принцип работы: деревянные панели подаются на платформу 1, которая перемещает их на конвейер 2. Далее панель подается на приводной рольганг 3, над которым расположена двухдисковая пила 4, неподвижно закрепленная на балке 5. Распиливаемые в длину панели проходят через устройство выравнивания 6. Распиленные панели по конвейеру 7 подаются на приводной рольганг 8, на котором задерживаются и распиливаются на небольшие квадраты с помощью двухдисковой пилы 9, перемещающейся по рельсам с помощью привода 10.

Отпиленные квадратные панели перемещаются по конвейеру 11 на устройство выравнивания 12, после чего, с помощью конвейера 13, поступают в машину для нанесения клея 14, имеющей в составе резервуар с клеем 15 и распылитель 16. Покрытые клеем панели подаются с помощью конвейера 17 в пресс 18, имеющий в своем составе нагреватель 19 и устройство подачи водостойкой пленки 20.

Обработанные панели подаются по конвейеру 21 на буферный стол 22 для дальнейшей транспортировки.

Рис. 1.3 Схема технологического процесса

1.2 Выбор оборудования Необходимое оборудование для создания автоматизированной линии обработки деревянных панелей включает в себя следующее:

Станки лесопильные, кромкообрезные.

Станки клеенаносящие.

Горячий пресс для склеивания панелей.

Набор датчиков для контроля геометрических параметров продукта, температуры клея, пресса и других параметров.

Контроллер, отдающий команды исполнительным механизмам на основе показаний датчиков.

Описание гидравлического кромкообрезного станка UDKY-700/900

Гидравлический кромкообрезной станок оснащен 1 фиксированным и 2-мя независимыми подвижными пильными дисками, расстояние между которыми устанавливается оператором с пульта управления по показаниям механической линейки, посредством гидравлических цилиндров.

Станок имеет массивную стальную раму, пильный узел защищён стальным кожухом. Подача заготовки производится верхними и нижними роликами. Позиционирование верхних подающих роликов производится с пульта управления посредством гидроцилиндра.

Особенности конструкции кромкообрезного станка.

Корпус станка — мощная стальная конструкция.

Электронная система установки положения пил через пульт и вызова из памяти ранее заданных конфигураций (до 6 программ).

Пильный вал из твердой стали, цементированный.

Верхний ролик с гидроприжимом.

Верхние и нижние ролики с когтистой поверхностью.

1 фиксированная пила и 2 плавающие.

Скорость подачи 0−65 м/мин.

Бесступенчатое регулирование скорости.

Ручная система смазки.

Защитные металлические крышки и когтевая защита от выброса пиломатериала.

Таблица 1.1

Технические характеристики станка

Станок для нанесения клея S-4R.

Производство Osama (Италия)

Таблица 1.2

Технические характеристики станка для нанесения клея S4R.

Горячий пресс NPC 6/90 Digit.

Описание горячего пресса.

Управляющие элементы пресса манометр для регулирования необходимого давления (с автоматическим восстановлением потерянного давления) термометр для управления температурой гидростанция с двухоперационным насосом и мотором, погруженным в масло для уменьшения шума и лучшей смазки.

Гидравлические цилиндры хромированы для увеличения надежности и продления срока службы. Они перемещаются в направляющих зажимах, изготовленных из антифрикционного материала, и постоянно смазываются маслом из гидростанции. Система реечной передачи для обеспечения равномерного движения стола вверх и вниз.

Установлены боковые самосмазывающиеся направляющие для стола.

Пресс изготовлен из толстых сваренных железных балок.

Электрический бойлер для термического масла с макс. температурой 1200С. Гидростанция оснащена циркулярным насосом, расширительной емкостью, шлангами от бойлера к прессу, клапанами для выхода воздуха, пультом управления и безопасности. Полностью обновленный дизайн панели управления. Традиционные приборы заменены новейшими цифровыми датчиками, обеспечивающими большую точность и надежность.

Управление.

С цифрового дисплея оператор может устанавливать и контролировать любую функцию пресса, и в частности:

установка и вывод на цифровой дисплей рабочего давления и температуры, а также таймера для регулирования продолжительности процесса прессования (таймер включен в базовую комплектацию);

цифровая установка времени автоматического включения электрического нагревательного бойлера, возможность установить все дни недели.

Элементы электронного оборудования произведены SIEMENS, программное обеспечение — ORMA MACCHINE.

Электромеханическое оборудование состоит из магнитотермических элементов защиты от коротких замыканий и перегрузок, переключателей дистанционного управления, вспомогательных реле, невоспламеняющихся кабелей, зажимов, защитных соединений, запирающего дверцу ключа.

Таблица 1.3

Технические характеристики пресса

1.3 Обзор аппаратных средств автоматизации АСУТП

1.3.1 Сравнительный анализ семейств контроллеров различных фирм производителей Контроллер семейства Siemens.

Контроллер Siemens SIMATIC S7−300 — это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Модульная конструкция контроллера Siemens SIMATIC S7−300, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства. Эффективному применению контроллеров Siemens SIMATIC S7−300 способствует: возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей, и коммуникационных процессоров.

Таблица.1.4

Технические характеристики контроллеров линейки SIMATICS7−300

Контроллер семейства Allen-Bradley.

SLC 500 от Allen-Bradley — это небольшое семейство программируемых контроллеров, дискретных, аналоговых и специальных модулей ввода/вывода и периферийных устройств, устанавливаемых на шасси. Семейство SLC 500 обладает мощью и гибкостью благодаря широкому спектру сетевых конфигураций, функциональных возможностей и различным опциям памяти Система CompactlLogix обеспечивает дискретное управление, управление непрерывными процессами, приводами и сервоприводами.

Таблица 1.4

Технические характеристики контроллеров линейки SLC500.

1.3.2 Датчики Для получения необходимой информации о технологическом процессе необходим определённый набор датчиков.

Оптические рефлекторные датчики Omron серии E3F2.

Технические характеристики:

Напряжение питания 10…30 В Потребляемый ток не более 30 мА Источник света красный. 660нм (инфракрасный. 880нм для E3F2-R2)

Электрическая защита от КЗ нагрузки.

Ток нагрузки выхода мах. 100 мА (остаточное напряжение макс. 2 В) Время срабатывания макс. 2,5 мс Режим срабатывания по выбору Light-ON или Dark-ON.

Рабочая температура и влажность

— 25…55°С

35…85%

Сопротивление изоляции 20 МЩ при 500 В DC

Виброустойчивость 10−55 Гц с двойной амплитудой 1,5 мм Класс защиты IP67

Герконовый датчик уровня жидкости Crydom.

Фирма Crydom выпускает широкий ассортимент герконовых датчиков уровня жидкости горизонтального и вертикального (серия RSF5x) исполнения, изготавливаемых из различных материалов и предназначенных для работы в различных средах, в том числе и агрессивных, в диапазоне рабочих температур от -20 до +120 °C.

Размер: 5.8cm x 4.2 m.

Макс. Коммутируемая мощность: 100 Вт Длина проводов — 5 м.

Для газообразных или жидких сред, например, для воздуха, газа, пара, воды или масла Температуры рабочих сред до +200 °C

Термометр сопротивления Pt100 или Pt1000

Возможно использование с 2- или 3-проводными соединениями Позолоченный соединитель типа «штырь-гнездо»

Сменный чувствительный элемент

1.4 Техническое задание

1.4.1 Наименование и область применения Назначение СУ В дипломной работе данная система предназначена для увеличения концентрации сока с помощью вакуумного выпаривания и последующего охлаждения.

Технические требования к СУ СУ должна соответствовать требованиям настоящего технического задания.

Состав СУ и требования к конструкции:

Наименование и назначение составных частей. СУ может состоять из следующих основных частей:

Шкафа управления (ШУ). Включает в себя:

контроллер (CPU);

устройства связи с объектом (модули расширения контроллера);

блок питания контроллера;

блоки питания исполнительных механизмов, датчиков;

силовой расцепитесь;

аппаратуру защиты силовых цепей;

пускорегулирующую аппаратуру;

коммутационные элементы;

аппаратуру защиты и аварийную аппаратуру.

Электромонтажные соединения устройств с СУ.

СУ должна обеспечивать работу в соответствии с описанием работы СУ.

Требования к компонентам СУ:

Устройство связи с объектом должно обрабатывать необходимое количество входных и выходных сигналов согласно таблице сигналов СУ.

2.Блок питания должен преобразовывать первичное однофазное напряжение 380V в напряжение питания 24V.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение питающей сети частотой 50Гц 380V

Номинальная потребляемая мощность 9 кВт Система ввода 3 фазы + N + PE

Номинальное напряжение сети управления исполнительными механизмами 24V

Количество исполнительных механизмов 16шт Количество входов/выходов 48/46шт Требования безопасности:

Требования электрической безопасности СУ должны соответствовать «Правилам технической эксплуатации электроустановок и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок».

Степень защиты СУ в рабочем положении не менее IP20.

Таблица 1.5

Таблица сигналов

1.4.2 Описание работы СУ ЛОП

1. Подготовка.

Необходимо выполнить операции подготовки к работе:

Размыкатель электропитания питания на боковой стенке шкафа переключить в положении «ON», в шкаф управления подается 380В;

На конвейерную линию КППУ подается сжатый воздух давлением 4…6 атм.

Внимание! При подаче питания на ЛОП возможно перемещение не установленной в исходное положение двухдисковой пилы и связанных с ней исполнительных механизмов.

2. Режимы работы оборудования.

2.1 Исполнительная платформа (1)

Платформа запускается с помощью кнопки старт на пульте управления. На кнопочном пульте (КП ЛОП) расположены следующие кнопки кнопка «START «(зеленая кнопка) — включение конвейера;

кнопка «STOP» (красная кнопка) — останов конвейера;

Датчики:

Оптический датчик наличий панели на платформе (сигнал = «0» — панели отсутствуют; сигнал = «1» — на платформе находятся панели) Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод платформы — мотор-редуктор 1,5 кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы;

Работа.

Оператор включает платформу нажатием кнопки «START».

На платформе расположен датчик наличия панелей на платформе (сигнал = «0» — панели отсутствуют; сигнал = «1» — на платформе находятся панели). Платформа запустится только в том случае, если на платформе находятся панели.

По окончанию работы оператор нажатием кнопки «STOP» останавливает платформу.

Аварийная и нештатная работа.

В случае возникновения нештатной или аварийной ситуации оператор отключает (останавливает) платформу нажатием кнопки «EM-STOP». После восстановления работоспособности оборудования оператор отжимает кнопку «EM-STOP» и может нажать кнопку «START», после чего работа может быть продолжена в штатном режиме.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.2 Конвейер подачи на двухдисковую пилу 1

Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Конвейер запускается автоматически вместе с платформой подачи продукта, при наличии панелей на платформе.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.3 Рольганг с неподвижной двухдисковой пилой

Работа рольганга происходит в автоматическом режиме. Автоматическое управление осуществляется при подаче ряда продукта на рольганг.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта 1;

Оптический датчик наличия продукта 2;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод рольганга — мотор-редуктор 0,55 кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы;

привод двухдисковой пилы — мотор-редуктор 0,55 кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Привод рольганга и привод двухдисковой пилы работают в автоматическом режиме. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод рольганга запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта конвейера 1 поступает в СУ ЛОП.

Привод двухдисковой пилы запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта рольганга 1 поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.4 Конвейер подачи на двухдисковую пилу 2

Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта рольганга 2 поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.5 Рольганг с подвижной двухдисковой пилой Работа рольганга и двухдисковой пилы происходит в автоматическом режиме. Автоматическое управление осуществляется при подаче ряда продукта на рольганг.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта 1;

Оптический датчик наличия продукта 2;

Концевой датчик положения двухдисковой пилы 1(сигнал = «0» — двухдисковая пила находится вне поле видимости датчика, сигнал = «1» — пила в поле видимости датчика.);

Концевой датчик положения двухдисковой пилы 1(сигнал = «0» — двухдисковая пила находится вне поле видимости датчика, сигнал = «1» — пила в поле видимости датчика.);

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод рольганга — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы;

привод двухдисковой пилы — мотор-редуктор 0,55 кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Привод передвижения двухдисковой пилы вдоль рельс — 0,55 кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Привод рольганга и привод двухдисковой пилы работают в автоматическом режиме. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод рольганга запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта конвейера 2 поступает в СУ ЛОП.

При пересечении фронтом панели оптического датчика наличия продукта 1 привод рольганга останавливается, запускаются привод двухдисковой пилы и привод её передвижения (сигнал концевого датчика положения двухдисковой пилы 1 = «1»). Пила движется до тех пор, пока концевой датчик положения двухдисковой пилы 2 не примет значение = «0». Двухдисковая пила начинает движение в обратном направлении. Привод рольганга запускается, когда сигнал концевого датчика двухдисковой пилы 1 снова = «0».

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.6 Конвейер подачи на устройство выравнивания Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта рольганга 2 поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

Устройство выравнивания

Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта конвейера поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.8 Конвейер подачи в устройство для нанесение клея Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта на устройстве выравнивания поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.9 Устройство для нанесения клея Работа устройства происходит в автоматическом режиме. Автоматическое управление осуществляется при подаче продукта на конвейер устройства.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Оптический датчик нанесения клея (сигнал = «0» — панель вне поле видимости датчика, сигнал = «1» — панель в поле видимости датчика);

Аналоговый датчик уровня клея в резервуаре;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,37кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы;

клапан распыления клея;

Конвейер работает в автоматическом режиме. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Конвейер запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта конвейера 4 поступает в СУ ЛОП.

Как только сигнал оптического датчика нанесения клея сменяется с «1» на «0», на определённое время запускается подача клея.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.10 Конвейер подачи панелей в пресс Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта в устройстве нанесения клея поступает в СУ ЛОП.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.11 Пресс Работа пресса происходит в автоматическом режиме. Автоматическое управление осуществляется при подаче продукта на конвейер устройства.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта 1;

Оптический датчик наличия продукта 2;

Аналоговый датчик температуры нагревателя;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

Привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Нагреватель;

Устройство подачи водостойкой плёнки.

Конвейер работает в автоматическом режиме. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта конвейера 5 поступает в СУ ЛОП.

Когда сигнал оптического датчика 1 = «1», запускается устройство подачи водостойкой плёнки. Когда сигнал оптического датчика 1 = «0», устройство подачи водостойкой плёнки заканчивает работу и запускается пресс.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

2.12 Конвейер подачи панелей на буферный стол Работа конвейера происходит в автоматическом режиме.

Датчики:

Оптический датчик наличия продукта;

Контакт локального размыкателя двигателя (Work Switch) («OFF» — «0»; «ON» — «1»).

Исполнительные устройства:

привод конвейера — мотор-редуктор 0,55кВт, 220 В, 50Гц, 3 фазы.

Конвейер работает с постоянной скоростью. Скорость вращения конвейера задается дискретно и изменяется в зависимости от типа продукта. Частота питающего напряжения в частотном преобразователе может изменяться в пределах от 20 Гц до 80 Гц. Элементы системы управления и частотный преобразователь располагаются в шкафу управления СУ ЛОП.

Работа.

Привод конвейера запускается автоматически при подаче продукта, сигнал датчика наличия продукта 2 в прессе поступает в СУ ЛОП.

При долгом отсутствии панелей в поле вида оптического датчика наличия продукта линия останавливается.

Аварийная и нештатная работа.

При ремонте двигателя локальный размыкатель (Work Switch) находится в положении «OFF», при этом конвейер находится в нерабочем положении и не реагирует на систему управления.

1.5 Цели и задачи дипломной работы Цель: разработка модуля системы управления обработки жидкости.

Основные задачи для достижения цели:

1) осознать технологического процесса и его особенностей.

2) выбрать оборудование системы автоматизации участка.

3) разработать алгоритм работы данного цикла производства.

4) разработать программу управления всех элементов.

2. Реализация системы управления Реализация системы управления проходит в несколько этапов:

Выбор программно-аппаратных средств

Разработка структурной схемы АСУ Составление спецификации

Разработка алгоритма работы Проектирование электрических схем и макета конвейерной системы Прикладное программирование Визуализация Настройка сети для взаимодействия устройств На основании технического задания на технологической схеме (Рис. 1.3.) расставляем датчики и необходимое оборудование:

Оптические датчики рефлекторного типа, предназначенные для регистрации наличия продукта.

Моторы, предназначенные для приведения конвейеров и пил в движение.

Герконовый датчик уровня, для анализа уровня клея в баке клеенаносящего станка.

Температурный датчик для анализа состояния пресса.

Панель оператора. Данные отображающиеся на панели оператора: контроль скорости конвейеров, включение/выключение датчиков, сигналы датчиков, кнопки, архивы.

Рис 2.1 Схема технологического процесса

1-оптический датчик наличия продукта, 2-мотор-редуктор, 3-клапан клеенаносящего устройства, 4-датчик уровня, 5-темперптурный датчик, 6-панель оператора.

2.1 Выбор программно аппаратных средств деревянная панель автоматизированная линия Таблица 2.1

Спецификация оборудования технологического процесса

2.2 Структурная схема системы управления технологическим процессом

На основании технического задания чертим структурную схему.

Рис. 2.2. Структурная схема СУ

2.3 Алгоритм работы технологического процесса обработки панелей На основе технического задания и спецификации оборудования разрабатываем алгоритм работы выбранной системы управления.

На рис. 2.3. изображен фрагмент алгоритма работы технологического процесса нанесения клея Рис. 2.3.Фрагмент алгоритма нанесения клея На рис. 2.4. изображен фрагмент алгоритма начала работы ЛОП.

Рис. 2.4. Фрагмент алгоритма работы начала работы ЛОП.

2.4. Выбор программного обеспечения центрального компьютера.

В проектируемой системе автоматического управления (САУ) используется программируемый логический контроллер SLC 500.

Для программирования данного типа контроллера используется программное обеспечение RSLogix 500.

RSLogix 500 включает программные функциональные возможности:

редактор лестничной логики свободного формата, возможность сконцентрироваться на логике прикладной программы вместо синтаксиса программы мощный верификатор проекта формирует список ошибок.

редактирование перетаскиванием, чтобы быстро переместить элементы таблицы данных из одного файла данных в другой, ранг из одной подпрограммы или проекта в другой, или команд из ранга в ранг внутри проекта поиск и замена, для быстрой замены определенного адреса или символа монитор данных пользователя, для просмотра отдельных элементов данных вместе и наблюдения их взаимодействия Особенности:

Гибкие, простые в использовании редакторы Общий внешний вид и функции Средства диагностики и устранения неполадок Мощные функциональные возможности и характеристики, обеспечивающие экономию времени Обеспечивается удобство и простота поддержки программ на различных аппаратных платформах за счет совместимости пакетов программирования RSLogix с программами, созданными с помощью пакетов программирования Rockwell Software на основе DOS для семейств устройств PLC-5, SLC 500 или MicroLogix.

На рисунке 2.5 показана реализация программы нанесения клея на панель, по алгоритму, представленному выше (Рис. 2.4).

Рис 2.5 Программа нанесения клея на панель

2.5 Разработка системы визуализации Визуализация техпроцесса — способ отображения информации о состоянии технологического оборудования и параметрах технологического процесса на мониторе компьютера или операторской панели в системе автоматического управления в промышленности, предусматривающий также графические способы управления техпроцессом. Система визуализации должна учитывать требования, предъявляемые к человеко-машинному интерфейсу. Визуализация техпроцесса реализуется в ряде экранов или окон, которые могут представлять собой иерархическую систему. В основе системы отображения лежит мнемосхема техпроцесса, статическое изображение в визуально простой и интуитивно понятной форме показывающей элементы оборудования, возможно, обрабатываемые материалы и продукцию, и их взаимодействие, порядок обработки. Статическая мнемосхема оживляется — анимируется, отображая реальное состояние оборудования и сырья. При этом используются различные методы:

Изменение цвета объекта в зависимости от его состояния. Например, в соответствии с требованиями эргономики, опасные или аварийные объекты окрашиваются в красный цвет. Можно также использовать мигающую (вспыхивающую) окраску.

Изменение графического образа в зависимости от состояния объекта. Например, полный или пустой контейнер, положение ручки рубильника.

Использование мультипликации, то есть последовательности быстро сменяющихся кадров Перемещение объектов по экрану Изменение размера объекта Панель оператора.

Компьютеры и мониторы промышленного исполнения VersaView идеально подходят для решения задач по обработке информации, управления производственными процессами, обслуживания машин и установок и представления информации оператору. Это семейство позволяет реализовать получение данных, их подготовку, совместное использование и отображение всех данных, использующихся в производстве.

Выбор SCADA системы.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

В нашем случае мы используем систему Wonderware Intouch.

Для построения и запуска приложений InTouch используется три компонента:

Application Manager (менеджер приложений) для управления имеющимися приложениями,

Window Maker для создания HMI приложений,

Window Viewer для исполнения HMI приложений.

Для создания экрана обработки панелей использовалась принципиальная схема ЛОП (Рис 2.1).

Рис2.7 Схема управления технологическим процессом нанесения клея На экране расположены датчик уровня, датчик температуры, аналоговые клапана. Бак с клеем наполнен на 40%, все двигатели включены, подача клея идет в нормальном режиме.

2.6 Взаимодействие между устройствами В современных системах автоматического управления промышленная связь играет исключительно важную роль. Она обеспечивает взаимодействие управляющих систем между собой, а также соединяет их с информационными системами более высокого уровня.

Принципы построения промышленной сети.

Существует два основных принципа построения структуры промышленной сети для АСУ ТП.

Первый — централизованная структура, в которой центром системы является мощное вычислительное устройство, от которого «звездой» подключаются оконечные устройства управления и исполнительные механизмы. Данный принцип построения является наиболее удобным в смысле администрирования, поскольку есть единая точка контроля над всей системой.

Второй принцип — распределенная структура, состоящая из множества узлов, между которыми осуществляется обмен данными по цифровым каналам промышленной сети. Такой вариант построения является, конечно, более дорогим с точки зрения затрат на администрирование, зато более надежным — при выходе из строя одного из узлов система продолжает функционировать. Распределенная структура более гибкая и позволяет наращивать систему без существенного изменения действующей ее части. Кроме того, она дает возможность расположить узлы, в качестве которых выступают контроллеры и интеллектуальные устройства ввода-вывода, максимально близко к оконечным устройствам (датчикам и исполнительным механизмам), за счет чего сокращается длина сигнальных кабелей.

В данном проекте используются 2 вида сетей: DeviceNet и EtherNet/IP.

DeviceNet.

Сеть DeviceNet, основанная на проверенной технологии локальной сети контроллеров (Controller Area Network — CAN), обеспечивает низкую стоимость и сжатые сроки установки, а также расширенный доступ к данным (т.е. к диагностике), позволяющий сократить или устранить значительные издержки, связанные с простоями.

Сеть DeviceNet может:

читать состояния вкл/откл. датчиков осуществлять управление пусковыми устройствами передать температуру и ток нагрузки пускового устройства изменить скорость замедления приводов отрегулировать чувствительность датчиков и так далее.

Устройства могут быть удалены и заменены без отключения других устройств и без инструментов программирования, что помогает снизить эксплуатационные издержки.

Сетевая установка устройств экономически выгоднее, чем традиционная коммутация входов/выходов во многих приложениях, особенно когда устройства удалены друг от друга на расстояние в десятки и сотни метров.

Таблица 2.2

Технические характеристики устройств DeviceNet

EtherNet/IP

Сеть Ethernet/IP предлагает полный набор сервисов по управлению, конфигурированию и сбору данных, накладывая протокол CIP (Common Industrial Protocol — общий промышленный протокол) на стандартные протоколы, используемые в сети Интернет (TCP/IP и UDP). Сеть Ethernet/IP

использует протокол TCP/IP для общих сервисов по передаче сообщений/обмену информацией, а протокол UDP/IP — для сервисов передачи сообщений ввода/вывода в приложениях по управлению. Такое сочетание общепринятых стандартов обеспечивает функциональность, необходимую для поддержки как информационного обмена, так и приложений по управлению.