Содержание Введение………………………………………………………………….……....…4 1.Общий раздел………………………………………………………….....…....….5 1.1Характеристика объекта автоматизации……………………………..……..……....5 1.2Устройство объекта автоматизации…………………………………..….….……....6 1.3Анализ объекта автоматизации…………………………..……………….…………8 2.Конструкторский раздел……………………………………………..………..…9 2.1 Описание технологического процесса…………….…………………..…….……..9 2.2 Разработка функциональной схемы автоматизации………..……………………11 2.3 Выбор и обоснование средств автоматизации………………..……….………….13 2.4 Монтаж средств автоматизации……………………..…………………….………18 2.5 Расчет надежности системы автоматизации…………..………………….………21 2.6 Выбор ПЛК и модулей ввода/вывода………..…………………………….……...24 3. Охрана труда……………………………………………………..………….….27 3.1 Требования техники безопасности при техническом обслуживании автоматизированных систем………..………………………………………………....27 3.2 Требования экологии при техническом обслуживании автоматизированных систем……………..…………………………………………………………………….33 Заключение……………………………………………………………….…….…41 Список используемой литературы……………………………………….….…..42 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Изм. Лист № докум. Разраб. Машков Н.С Провер. Слоевская Е.А. Реценз. Н. Контр. Утверд. Высоцкая Н.В. Подпись Дата Лит. Разработка и компьютерное моделирование автоматизированной системы контроля шероховатости поверхности деталей, с описанием сборки и апробации моделей Лист Листов 3 42 ГАПОУ БТЭиР Введение Эксплуатационные показатели машин и других изделий определяются уровнем и стабильностью характеристик рабочего процесса; размерами, формой, и другими геометрическими параметрами деталей и сборочных единиц; уровнем механических, физических и химических свойств материалов, из которых изготовлены детали, и другими факторами. Неизбежные погрешности параметров и изменения свойств материалов влияют на параметры рабочего процесса и эксплуатационные показатели машин. Для достижения качества нормировать, технологически поверхности. Обоснованные базироваться на результатах изделий обеспечивать нормирование анализа и и и связей управления им необходимо контролировать неровности стандартизация неровностей их должны поверхности с эксплуатационными показателями. Технологическое обеспечение заданных норм требует выявления формы и интенсивности связей неровностей поверхности с конкретными технологическими факторами. Обе эти задачи решаются совместным применением теоретического анализа и экспериментальных исследований. Для их решения требуется определенная измерительная техника и методика проведения анализа результатов измерений. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 4 1. Общая часть 1.1 Характеристика объекта автоматизации Целью измерений является определение значения физической величины некоторого числа принятых для нее единиц. Измерения в зависимости от способа получения числового значения измеряемой величины делятся на прямые и косвенные. Прямые измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Например, измерение длины линейкой, температуры термометром и т.п. Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Например, площадь прямоугольника определяют по результатам измерения его сторон (s = l×d), плотность твердого тела определяют по результатам измерений его массы и объема (р = m / v) и т.п. Наибольшее распространение в практической деятельности получили прямые измерения, так как они просты и могут быть быстро выполнены. Косвенные измерения применяют тогда, когда нет возможности получить значение величины непосредственно из опытных данных (например, определение твердости твердого тела) или когда приборы для измерения величин, входящих в формулу, точнее, чем для измерения искомой величины. Деление измерений на прямые и косвенные позволяет использовать определенные способы оценивания погрешностей их результатов. Средство измерений (СИ) представляет собой техническое устройство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики. К средствам измерений относятся: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки и измерительные системы. Рассмотрим каждое из них. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 5 Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения 1 физической величины заданного размера. К мерам относят концевые меры длины, угловые меры. Меры, воспроизводящие физическую величину одного размера (например, плоскопараллельная концевая мера длины), называются однозначными. Меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, линейка с миллиметровыми делениями), называются многозначными. Широкое применение находят наборы мер. Указанное на мере значение величины является еѐ номинальным значением. Разность между номинальным и действительным значениями меры определяет погрешность меры, которая является метрологической характеристикой меры. Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы по способу получения результата измерений подразделяют на показывающие (аналоговые и цифровые) и регистрирующие (самопишущие и печатающие). Для измерительных приборов обязательно должны быть нормированы метрологические характеристики: цена и интервал деления шкалы, диапазон и пределы измерений, чувствительность. 3 Измерительный преобразователь – это средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения. В отличие от измерительного прибора сигнал на выходе измерительного преобразователя не может восприниматься наблюдателем. Измеряемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной, преобразованная - выходной. Соотношение, устанавливающее связь между входной и выходной величинами, называется функцией преобразования измерительного преобразователя и является для него основной метрологической характеристикой. Функция преобразования может быть выражена формулой, графиком или таблицей. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 6 4 Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте. 5 Измерительная система – совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связей, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки передачи и (или) использования в автоматических системах управления. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 7 1.2 Устройство объекта автоматизации Рисунок 1– Кинематическая схема автоматизированного устройства: 1 – вал; 2 – измерительный прибор; 3 –призмы; 4 – роликовый толкатель; 5 – кулачок; 6 – лоток; 7 – лоток; 8 – кассета; 9 – отсекатель; 10 – муфта; 11 – электродвигатель; 12 – пневмопривод; 13 – заслонка; 14, 15 – бункер. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 8 Рисунок 2 – Блок-схема прибора: 1 – якорь; 2 – нож; 3 – алмазная игла; 4 –генератор звуковой частоты; 5 – сердечник; 6 – катушки; 7 – электронный блок; 8 – показывающий прибор; 9 – записывающий прибор; 10 – генератор звуковой частоты 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 9 1.3 Анализ объекта автоматизации По метрологическому назначению средства измерений подразделяют на два вида: рабочие средства измерений, которые предназначены для получения результатов измерений при решении различных производственных задач; эталоны, которые предназначены для воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц рабочим средствам измерений. Под методом измерений понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Принципы измерения определяют совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Все методы измерения поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Наибольшее распространение получила метрологическая классификация методов измерений, в соответствии с которой методы измерений подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. Метод непосредственной оценки – это такой метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. В приборе прямого действия предусмотрено преобразование сигнала измерительной информации в одном направлении без применения обратной связи. Например, измерение температуры ртутным термометром. Для измерения методом непосредственной оценки применяют очень много приборов различных видов: манометры, амперметры, расходомеры, является быстрота барометры и др. Достоинствами этого метода получения результата измерения, возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины. Однако его точностные возможности ограничены погрешностями градуировки прибора. Метод сравнения с мерой – это такой метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При этом используют прибор сравнения – измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с известной. Метод сравнения с мерой имеет разновидности, которые часто рассматриваются 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР как Лист 10 самостоятельные методы измерений: нулевой, дифференциальный и метод совпадений. Метод сравнения с мерой точнее метода непосредственной оценки. Точностные возможности метода сравнения с мерой определяются в основном погрешностью изготовления применяемых мер. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 11 2. Конструкторский раздел 2.1 Описание технологического процесса Принцип действия заключается в следующем (рисунок 1): валы 1 из кассеты 8 подаются на измерительную позицию по лотку 6, базируясь на призмах 3. Лотки-скаты с помощью кронштейнов и колонок крепятся к плите. Поворот лотка осуществляется с помощью специальной рукоятки. Отсекатель 9 необходим для удержания деталей на лотке 6: при повороте вправо левый нож отсекателя удерживает один вал на лотке, а другой освобождается и падает на призмы, при повороте влево деталь оказывается между ножами отсекателя. Поворот отсекателя осуществляется с помощью рычага и кулачка. К заданному участку вала 1 подводится игла измерительного прибора 2 (профилометра). После окончания измерения вал 1 выталкивается с помощью ножей, расположенных на роликовом толкателе 4 и подается на лоток 7. Ход ножей равен 10мм. Роликовый толкатель приводится в движение с помощью кулачка 5, который в свою очередь вращается посредством электродвигателя 11. Муфта 10 использована для передачи вращательного движения от электродвигателя к кулачкам. Далее деталь подается на лоток 7,где происходит сортировка. Она проводится при помощи заслонки 13, вращаемой посредством привода 12. Сортировка происходит следующим образом: если деталь годная, заслонка опускается и деталь попадает в бункер 14, в противном случае заслонка поднята и бракованная деталь попадает в бункер 15. Описание принципа действия прибора Действие прибора основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности алмазной иглой с весьма малым радиусом закругления и преобразования колебаний иглы в изменения напряжения индуктвным методом. На рисунке 1.2 представлена блок-схема прибора. Электрическая часть прибора включает в себя датчик, электронный блок 7 с показывающим прибором 8 и записывающим прибором 9. Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 5 с двумя катушками 6. Катушка датчика и 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 12 две половины первичной обмотки дифференциального входного трансформатора образуют балансный мост, питание которого осуществляется от генераторов звуковой частоты 4 и 10. При перемещении датчика относительно исследуемой поверхности алмазная игла 3, ощупывая неровности поверхности, совершает колебания, при- водя в колебательное движение якорь 1. Колебания якоря меняют воздушные зазоры между якорем и сердечником и, тем самым, вызывают изменения напряжения на выходе дифференциального трансформатора. Полученные данные усиливаются электронным блоком, на выход которого подключаются записывающий или показывающий приборы. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 13 2.2 Разработка функциональной схемы автоматизации Рисунок 4 – Функциональная схема Автоматизированное устройство состоит из самостоятельно выполненных блоков 1, 2 и 3 (рисунок 4,5). Измерительная станция 1 включает в себя столик с закрепленными на нем призмами с контролируемой деталью и прибор профилограф-профилометр. Игла прибора подводится к измеряемой поверхности снизу. Прибор крепится кронштейном к стойке. Вертикальное положение профилометра регулируется гайкой. Столик крепится к плите с помощью четырех колонн. Регулировка трассы интегрирования и вертикального положения иглы прибора осуществляется программно. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 14 Рисунок 3 – Автоматизированное устройство контроля шероховатости контактным методом: 1 – измерительная станция; 2 – устройство загрузки; 3 – устройство сортировки Устройство загрузки 2 состоит из кассеты с деталями и загрузочного лотка- ската и отсекателя. Контролируемые детали катятся по лотку и падают на призмы. Поток деталей на измерительную позицию регулируется отсекателем. В состав устройства сортировки 3 входят: лоток-скат, два бункера, заслонка. Деталь с измерительной позиции поступает на лоток сортировочного устройства. Годные детали поступают в первый бункер, бракованные – во второй. Распреде ление деталей по бункерам осуществляется при помощи заслонки. Угол наклона лотков 25–30°, диапазон диаметров контролируемых деталей 16–28мм. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 15 Рисунок 5 – Кинематическая схема мотопривода: 1– ходовой винт; 2 – маточная гайка; 4 – шестерня; 4, 5 – контакты; 5– корпус; 6 7 – пружинный крест; 8– шток; 9 – скалка; 10, 11 – контакты Мотопривод (рисунок 4) необходим для перемещения датчика с постоянной скоростью. Датчик жестко крепится к штоку 8. Шток 8 крепится к корпусу 6 штока на пружинном кресте 7. Корпус штока при работе перемещается по скалке 9. Мотопривод необходим для перемещения датчика с постоянной скоростью. Датчик жестко крепится к штоку 8. Шток 8 крепится к корпусу 6 штока на пружинном кресте 7. Корпус штока при работе перемещается по скалке 9. Рабочее движение штока осуществляется слева направо с четырьмя различными скоростями. Получение 4-х различных скоростей обеспечивается коробкой скоростей. Предварительное перемещение датчика справа налево проводится поворотом 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 16 рычага. Отвод этого рычага вправо замыкает контакт 4, который включает электродвигатель. Выключение эл. двигателя в конце хода датчика осуществляется размыканием контакта 5. Определение шероховатости поверхности по показывающему прибору осуществляется с различными длинами трасс интегрирования. Переключение длины трассы интегрирования производится маховичком. Включение и отключение прибора производится при помощи контактов 10. Обнуление шкалы показывающего прибора производится автоматически при взводе датчика замыканием контактов 11. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 17 2.3 Выбор и обоснование средств автоматизации Рисунок 5 – Датчик бесконтактный оптический типа D ВБО-М18-76К-3111-С2 Производственное предприятие «Сенсор» специализируется на разработке, производстве и реализации широкой номенклатуры бесконтактных выключателей или бесконтактных датчиков. Основные параметры и установочные размеры бесконтактных выключателей «Сенсор» соответствуют нормам МЭК (IEC 60947-52) на основе которых и разработан ГОСТ Р 50030.5.2. Это позволяет успешно заменять датчики таких производителей, как BALLUFF, TURK, PEPPERL+FUCHS, OMRON и т.п. ВБО-М18-76К-311Кроме этого датчики «Сенсор» могут заменять и отечественные бесконтактные выключатели, не производимые в настоящее время. Термины и названия параметров карточки изделия приведены в соответствии с ГОСТ Р 50030.5.2. Таблица 2.1 Технические характеристики Датчика «бесконтактный оптический типа D ВБО-М18-76К-3111-С2» Наименование ВБО-М18-76К-3111-С Диапазон рабочих напряжений 10-30 В DC Вид корпуса М18х76 Латунь ник. Функция выхода НО замыкающий Номинальный ток 200 мА Тип датчика D - отражение от объекта Зона чувствительн. 5-100мм Тип D Регулировка чувствит. нет Посторонняя засветка до 5000 Лк Схема выхода PNP общий (-) Частота переключения 250 Гц 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 18 Индикация срабатывания Категория применения коммут. элемента Защита коммутационного элемента Падение напряжения Остаточный ток Температура окружающей среды Степень защиты корпуса Подключение Материал корпуса Материал чувствит. элемента Габариты корпуса (разм ЧЭ х длина) Максимальная масса изделия есть DC13 Есть тактовая не более 2 В менее 0,01 мА -25…+80ºС IP67 Клеммник (до 2,5 мм2) Латунь никелированная ПММА М18х98 0,102 Кг Рисунок 6 – Датчик бесконтактный оптический типа Т, приемник 2ВБО-М18-76К-9113-С Таблица - Технические характеристики Датчика «бесконтактный оптический типа Т, 2ВБО-М18-76К-9113-С» Наименование ВБО-М18-76К-9113-С Диапазон рабочих напряжений 10-30 В DC Вид корпуса М18х76 Латунь ник. Функция выхода "ИЛИ" переключ. Номинальный ток 200 мА Тип датчика Т - приемник прямого луча Зона чувствительн. 0-16м Тип Т Регулировка чувствит. нет Посторонняя засветка до 5000 Лк Схема выхода PNP общий (-) Частота переключения 500 Гц Индикация срабатывания есть Категория применения коммут. элемента DC13 Защита коммутационного элемента Есть тактовая 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 19 Падение напряжения Остаточный ток Температура окружающей среды Степень защиты корпуса Подключение Материал корпуса не более 2 В менее 0,01 мА -25…+80ºС IP67 Клеммник (до 2,5 мм2) Латунь никелированная ПММА М18х98 0,102 Кг Материал чувствит. элемента Габариты корпуса (разм ЧЭ х длина) Максимальная масса изделия Рисунок 7 – Датчик бесконтактный оптический типа R ВБО-М18-76К-6113-СА Рисунок 8 – Датчик-реле уровня РИЗУР-100 емкостной 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 20 РИЗУР-100 — это универсальный прибор, использующийся, как емкостной сигнализатор уровня, измеряющий градации уровня и, как сигнализатор, измеряющий граничные значения. В первом исполнении датчик предназначен для поддержания, регулирования, электропроводных исследуемых контроля сред уровня – неэлектропроводных жидких, сыпучих, и твердых, гранулированных, в том числе и для оповещения о достижении предела уровней контролируемой среды в установленных точках. Во втором - для непрерывного измерения уровня жидких и сыпучих продуктов. Соответствуют определенным ГОСТам Исполнение УХЛ категория размещения 2 по ГОСТ 15150-69; Пылевлагозащита по ГОСТ 14254-96; По стойкости к механическим исполнение группы N3 по ГОСТ 12997-84. Ъ 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 21 2.4 Монтаж средств автоматизации Линейный датчик перемещения CWY30 50 70 75 100 125 150: Место установки должно удовлетворять таким требованиям: не должно быть препятствий для натягивания троса вверх и вниз от барабана датчика. должно позволять провести электрический кабель от датчика так, чтобы кабель не повреждался, не натягивался и не перегибался с малым радиусом при перемещении пилы в крайнее нижнее и крайнее верхнее положение; по возможности должно быть удалено от места, где вылетают опилки; трос должен быть максимально защищен от случайного повреждения Тросовый датчик является универсальным, и может быть установлен на любую конструкцию 4. Оптический датчик OPR AC81A-43P-R1000-LZS4: Монтаж оптического датчика для упаковочной машины требует следующих шагов: 1. Определите место установки датчика на упаковочной машине, обычно он устанавливается вблизи конвейера или другого участка процесса упаковки. 2. Установите датчик на соответствующем крепеже или кронштейне, обеспечивая крепкое и надежное крепление. 3. Подключите датчик к управляющему блоку упаковочной машины, следуя инструкциям по подключению, предоставленным производителем датчика. 4. Проверьте правильность работы датчика, активируя его и проверяя его реакцию на объекты, проходящие через его область действия. 5. Отрегулируйте параметры датчика, если это необходимо, чтобы обеспечить точное и надежное определение объектов на упаковочной машине. 6. Проведите тестовый запуск упаковочной машины с установленным датчиком, убедившись в его правильном функционировании и соответствии требованиям процесса упаковки. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 22 2.5 Расчет надежности системы автоматизации Проведем расчет надежности системы автоматизации, считая ее элементы нерезервированными и невосстанавливаемыми, а их вероятность безотказной работы распределенной - по экспоненциальному закону. Рассчитывается вероятность безотказной системы автоматизации. Для расчета необходимо построить структурную схему надежности комплекса. Отказ будем рассматривать как технологический, то есть приводящий к ухудшению характеристик технологического процесса без его останова. Структурная схема надежности строится исходя из функциональной схемы автоматизации, в которой учитываются все контуры регулирования. Поскольку все контуры регулирования идентичны, произведем расчет для одного контура. Структурная схема расчета надежности для них идентична и приведена на рисунке 10: в управлении участвуют последовательно соединенные датчик, линии связи к операторской станции, операторская станция, контроллер, линии связи к исполнительному механизму и сам исполнительный механизм. Рисунок 8 - Структурная схема контура регулирования. где Д – датчик; ЛС - линия связи; ОС - операторская станция; К – контроллер; ИМ - исполнительный механизм. Датчиками в этих контурах регулирования являются соответственно Дистанционный передатчик данных ТСМ-10 и Регулятор встроенным устройством прецизионного задания ПТР-3. Надежность линий связи (как от датчика, так и к исполнительному механизму) оценим, считая соединительные провода значительно более надежными по сравнению с различным вспомогательным оборудованием, принимающим участие в связи. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 23 Для контуров надежность линий связи от датчика к операторской станции оценим как надежность последовательно соединенных HART-мультиплексора Термодат-ТСМ-100, (для каждого из них средняя наработка на отказ составляет 80 000 ч), а от контроллера к исполнительному механизму - как надежность блока аналогового ввода-вывода контроллера. По блокам аналогового ввода-вывода Термодат-ТСМ-100 и Термодат-ПТР3, средняя наработка на отказ составляет 170 000-2 500 000 ч. Считая модули аналогового ввода-вывода более технически сложными изделиями, оценим их среднюю наработку на отказ в 300 000 ч., а самого контроллера как более ответственного узла, надежность которого обеспечивается лучше, чем модулей аналогового ввода-вывода - в 500 000 ч. Надежность операторской станции, на которой выполняются все управляющие программы, оценим, как соответствующую серверу (для сервера) OMRON ПЛК CS1D, средняя наработка на отказ составляет 400 000 ч. Исполнительные механизмы практически идентичны, и их наработка на отказ практически равна и составляет 50 000 часов. Заявленные данные для расчета надежности сведем в таблицу 1. Таблица 1. - Показатели надежности системы автоматизации. Элемент системы Контур 1 Датчик Линия связи от датчика Исполнительный механизм Операторская станция Контроллер Линия связи к исполнительному механизму 2 Средняя наработка на отказ (Т), ч. 3 80 000 300 000 (последовательно) Интенсивность отказа (л=1/Т), ч1 4 0,0000125 0,0000033 (последовательно) 50 000 0,00002 400 000 0,0000025 500 000 0,000002 300 000 0,0000033 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 24 Составим формулы расчета вероятности безотказной работы системы автоматизации, зная, что для отдельного элемента P(t)=e-л·t: P(t)=Pд(t)·Pлс1(t)·Poc(t)·Рк(t)·Pлс2(t)·Pим(t) = (2,72-0,0000125·t)·(2,72-0,0000033 ·t)·(2,72-0,0000025·t)·(2,72-0,000002·t)·(2,72-0,0000033·t)·(2,72-0,00002·t), где Pд(t), Pлс1(t), Poc(t), Рк(t), Pлс2(t), Pим(t) - соответственно вероятности безотказной работы датчика, линии связи от него, операторской станции, контроллера, линии связи к исполнительному механизму и исполнительного механизма. Произведя расчеты, получим для цепей регулирования зависимости P(t), показанные в таблице 2 и на рисунке 7. Таблица 2 - Вероятности безотказной работы контуров регулирования. Время, ч. 0 5000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000 50 000 55 000 60 000 Вероятность безотказной работы 1 0,9220 0,8484 0,7788 0,7132 0,6514 0,5933 0,5388 0,4876 0,4397 0,3949 0,3532 0,3143 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 25 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Рисунок 11 – Вероятность безотказной работы контуров регулирования Из проведенных расчетов следует, что первый отказ устройства системы автоматизации может произойти через 60 тыс. часов. В целом вероятность безотказной работы составляет 74,14% при времени 25 000 часов. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 26 2.6 Выбор ПЛК и модулей ввода/вывода В качестве управляющего контроллера по справочному пособию выбираем контроллер Данный S7-1200. контролер хорошо подходит для системы перемещения стальных балок . Некоторые преимущества ПЛК S7-1200: 1. Увеличение производительности: ПЛК позволяет настраивать и оптимизировать рабочие параметры упаковочной машины для быстрой и эффективной работы. 2. управление Точное контролирование скоростью упаковки, процесса: ПЛК дозированием обеспечивает материалов и точное другими параметрами, что помогает предотвращать ошибки и улучшать качество упаковки. 3. Гибкость и автоматизация: ПЛК позволяет легко настраивать упаковочные машины для работы с различными типами упаковки и продуктами, а также автоматизировать процессы, что упрощает работу оператора. 4. Надежность и долговечность: ПЛК обычно имеет высокую степень надежности и долговечности, что обеспечивает стабильную работу упаковочной машины и минимизирует риски возникновения сбоев. Рисунок 13 – Общий вид ПЛК S7-1200 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 27 Таблица 3 – Технические характеристики ПЛК S7-1200 Напряжение питания Память 24B DC. 950KB 120KB 30KB 9KB 7KBIT 7KBIT 8 10 6 8 Программ RAM FRAM BRAM RAM BIT FRAMBIT Дискретные Аналоговые Дискретные Аналоговые Входы Выходы Программируемый логический контроллер (ПЛК) S7-1200 обеспечивает гибкость и поставляет достаточную мощность для управления широким кругом устройств, поддерживающих ваши потребности в автоматизации. Компактная конструкция, гибкая конфигурация и мощный набор команд, делают S7-1200 прекрасным решением для управления широким спектром приложений. Таблица 4 - Привязка сигналов контроллера к датчикам и исполнительным механизмам. Обозначени Контур Обозначение Тип модуля Количество е каналов ввода/вывода модулей CA ввода/вывода ONI ONI ONI ONI ONI 1 1 1 1 1 SR SRC SR GR GRC 1б 1в 2б 5б 5в AI1 AO1 AI2 AI3 A4 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 28 3. Охрана труда 3.1 Требования техники безопасности при техническом обслуживании автоматизированных систем 1. Общие требования техники безопасности 1.1. К работам в качестве слесаря КИП допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обученные безопасным методам работы, прошедшие проверку знаний требований по охране труда, имеющие производственный стаж на указанных работах не менее одного года , а также имеющие удостоверение на право производства этих работ, получившие инструктаж на рабочем месте по безопасности при выполнении работ. 1.2. Слесарь КИП обязан: 1.2.1. Соблюдать правила внутреннего трудового распорядка; 1.2.2. Знать устройство обслуживаемых станков и оборудования; 1.2.3. Выполнять инструкции по охране труда и правила внутреннего трудового распорядка; 1.2.4. Грамотно эксплуатировать и своевременно проводить профилактические осмотры и ремонты обслуживаемого оборудования; 1.2.5. Вести контроль над исправным состоянием пусковой и защитной электроаппаратуры, заземления (зануления) станков и манипуляторов; 1.2.6. Выполнять требования знаков безопасности; 1.2.7. Знать и соблюдать правила по охране труда при наладке и ремонте оборудования в объеме выполняемых обязанностей; 1.2.8. Знать порядок проверки и пользования ручным механическим и электроинструментом, производства работ приспособлениями (стремянки, лестницы по и обеспечению др.), безопасного средствами защиты (диэлектрические перчатки и ковры, инструмент с изолирующими рукоятками, индикаторы напряжения, защитные очки); 1.2.9. Выполнять только ту работу, которая определена инструкцией по эксплуатации оборудования или должностными инструкциями, утвержденными 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 29 администрацией предприятия, и при условии, что безопасные способы ее выполнения хорошо известны; 1.2.10. Знать и уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим от электрического тока и при других несчастных случаях; 1.2.11. Соблюдать инструкцию о мерах пожарной безопасности. 1.3. При обслуживании оборудования возможны воздействия следующих опасных и вредных производственных факторов: - опасного напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, электрического улара, ожога электродугой; - возникновение вредных веществ (которые могут вызвать ожоги тела и глаз, а также отравление организма серной кислотой); - пониженной влажности воздуха и повышенной температуры; - недостаточной освещенности рабочей зоны; - опасности возникновения пожара; - падение с высоты персонала при работах на стремянках и лестницах; - падение предметов с высоты (инструмента, элементов оборудования). 1.4. Администрация предприятия обязана обеспечить слесаря КИП, работающего со станками и манипуляторами спецодеждой, спец. обувью и СИЗ в соответствии с отраслевыми нормами, костюм хлопчатобумажный, ботинки кожаные, рукавицы комбинированные, очки защитные. 1.5. О каждом несчастном случае на производстве пострадавший или очевидец немедленно извещает непосредственного руководителя. 1.6. Слесарь КИП является ответственным лицом за подготовку рабочего места. 1.7. За невыполнение данной инструкции виновные привлекаются к ответственности согласно правилам внутреннего трудового распорядка или взысканиям, определенным кодексом законов о труде Российской Федерации. 2. Требования техники безопасности перед началом работы 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 30 2.1. Надеть и тщательно заправить установленную по действующим нормам специальную одежду (халат) и технологическую обувь (тапочки), не допуская свисания концов и стеснение при движении. 2.2. Проверить и убедиться в наличии и исправности закрепленного инструмента, приспособлений по обеспечению безопасного производства работ, средств индивидуальной защиты, средств пожаротушения. 2.3. Проверить состояние общего и рядового освещения. 2.4. Не производить каких-либо работ по ремонту приспособлений, инвентаря и другого, если это не входит в круг обязанностей работника. 2.5. Обо всех недостатках и неисправностях, обнаруженных при осмотре на рабочем месте, доложить старшему смены для принятия мер к их полному устранению. 2.6. Расположить инструмент на рабочем месте с максимальным удобством для пользования, не допуская наличия в зоне работы лишних предметов. 2.7. Проверить наличие аптечки 1-ой медицинской помощи. 3.Требования техники безопасности во время работы 3.1. Работать только в исправной и тщательно подогнанной спецодежде и спец. обуви и применять индивидуальные средства защиты, положенные на рабочем месте по действующим нормам. 3.2. При обслуживании и ремонтах станков и оборудования допускается применение металлических стремянок лестниц. Работа с ящиков и других посторонних предметов запрещается. 3.3. Устанавливать стремянку необходимо прочно, проверив устойчивость ее перед подъемом. Стремянки высотой от 1,3 м должны быть оборудованы упором. 3.4. Постоянно следите за исправностью оборудования. При уходе от станка или манипулятора последние должны быть остановлены и обесточены. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 31 3.5. Работайте при наличии и исправности ограждений, блокировочных и других устройств, обеспечивающих безопасность труда, при достаточной освещенности. 3.6. Не прикасайтесь к находящимся в движении механизмам и вращающимся частям машин, а также находящимся под напряжением токоведущим частям оборудования. 3.7. Содержите в порядке и чистоте рабочее место. 3.8. Посторонние предметы и инструмент располагайте на расстоянии от движущихся механизмов. 3.9. При пуске машины, станка, лично убедитесь в отсутствии работников в зоне работы машин. 3.10. Все ремонтные работы на электроустановках, профилактический осмотр, ремонт следует производить при снятых предохранителях (напряжении). Отсутствие напряжения на токоведущих частях электрооборудования проверить вольтметром или индикатором напряжения. 3.11. Для защиты от ожогов при смене ламп в аппаратуре слесарь КИП должен пользоваться х/б перчатками, специальными ключами и приспособлениями. 3.12. Непосредственно после проведения необходимых отключений на коммутационной аппаратуре (автомате, рубильнике, выключателе) отключенных при подготовке рабочего места, должны быть вывешены плакаты: «Не включать – работают люди!», а отключенных для допуска к работе на ВЛ и КЛ – плакаты: «Не включать – работа на линии!». 3.13. Для работы применять ручной инструмент с изолирующими ручками (плоскогубцы, пассатижи, кусачки, отвертки), диэлектрическое покрытие не должно иметь повреждений и плотно прилегать к рукоятке. 3.14. Устранение повреждений и ремонт на оборудовании необходимо производить при полном снятии напряжения с оборудования. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 32 3.15. Применяемый переносной электроинструмент (паяльник, понижающий трансформатор) должен быть испытан и иметь инвентарный номер, систематически и своевременно проверяться и ремонтироваться. 4. Требования техники безопасности в аварийных ситуациях 4.1. Каждый работник, обнаруживший нарушения требований настоящей инструкции и правил по охране труда или заметивший неисправность оборудования, представляющую опасность для людей, обязан сообщить об этом непосредственному руководителю. В тех случаях, когда неисправность оборудования представляет угрожающую опасность для людей или самого оборудования, работник, ее обнаруживший, обязан принять меры по прекращению действия оборудования, а затем известить об этом непосредственного руководителя. Устранение неисправности производится при соблюдении требований безопасности. 4.2. Если во время работы произошел несчастный случай, необходимо немедленно оказать первую медицинскую помощь пострадавшему, доложить о случившемся своему непосредственному начальнику и принять меры для сохранения обстановки несчастного случая, если это не сопряжено с опасностью для жизни и здоровья людей. 4.3. При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, в случае работы на высоте принять меры, предупреждающие его от падения. Отключение оборудования произвести с помощью выключателей, разъема штепсельного соединения, перерубить питающий провод инструментом с изолированными ручками. Если отключить оборудование достаточно быстро нельзя, необходимо принять другие меры к освобождению пострадавшего от действия тока. Для отделения пострадавшего от токоведущих частей или провода следует воспользоваться палкой, доской или каким-либо другим сухим предметом, не проводящим электроток, при этом оказывающий помощь должен встать на сухое, не проводящее ток место, или надеть диэлектрические перчатки. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 33 4.4. При возникновении пожара в техническом помещении следует немедленно приступить к его тушению имеющимися средствами (углекислотные огнетушители, асбестовые покрывала, песок) и вызвать пожарную часть. 5. Требования техники безопасности по окончании работы 5.1. Необходимо привести в порядок рабочее место, инструмент и приспособления. 5.2. Сообщить руководителю работ обо всех несправностях, замеченных во время работы, и мерах, принятых к их устранению. 5.3. Спецодежду убрать в специально отведенное место. 5.4. Принять душ. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 34 4.2. Требования экологии при техническом обслуживании автоматизированных систем 1. В соответствии с ГОСТ 17.1.3.13 при техническом обслуживании и ремонте электросетевого объекта должны осуществляться необходимые мероприятия по: - охране поверхностных и подземных вод; - предотвращению загрязнения водных объектов поверхностным стоком с территории ПС; - предотвращению аварий, представляющих потенциальную угрозу загрязнения поверхностных и подземных вод. 2. В границах водоохранных зон: допускается эксплуатация электросетевых объектов при условии оборудования объектов устройствами очистки для обеспечения охраны водных объектов от загрязнения, засорения и истощения вод; запрещается: - создание мест захоронения отходов производства и потребления; - стоянка транспортных средств (кроме специальных транспортных средств), за исключением их движения по дорогам и стоянки, не имеющих твердого покрытия, на дорогах и в специально оборудованных местах; - сброс в поверхностные воды технологических и бытовых отходов. 3. Предприятия электрических сетей производят сброс сточных вод: - в поверхностные водные объекты; - на поля фильтрации; - на рельеф местности; - в системы канализации других предприятий. 4. На территории ПС образуются следующие категории сточных вод: - сливы уплотнений сальников насосов, компрессоров, аварийные маслостоки и дренажи каналов и тоннелей с маслонаполненными кабелями на площадках трансформаторов, масляных выключателей: содержат механические примеси, нефтепродукты; 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 35 - дождевые, поверхностные стоки с территорий ПС, площадок стоянки и мойки транспорта, со складов масел: механические примеси, нефтепродукты; - хозяйственно-бытовые стоки. 5. Перечень источников производственных сточных вод и содержащихся в них загрязняющих веществ, технологические схемы для очистки и обезвреживания, объем и периодичность химического контроля должны быть определены на основании нормативных документов по эксплуатации оборудования предприятия электрических сетей. 6. Основными документами, составляющими методическую основу нормирования сбросов загрязняющих веществ со сточными водами предприятиями электрических сетей, являются государственные стандарты и ведомственные нормативные документы. 7. Предельно допустимые сбросы загрязняющих веществ со сточными водами, поступающие в водные объекты общего пользования, устанавливаются для каждого электросетевого объекта с учетом специфики энергетического производства. 8. При эксплуатации ПС и ВЛ должны выполняться нормативы допустимого воздействия на водные объекты, разработанные на основе предельно допустимых концентраций химических веществ, радиоактивных веществ, микроорганизмов и других показателей качества воды в водных объектах. 9. Нормативы допустимых сбросов используются: - при получения договора и решения на водопользование; - для контроля соблюдения электросетевым объектом водоохранного законодательства; - для оценки эффективности водоохранных мероприятий. 10. Нормативы допустимых сбросов пересматриваются: - по истечении срока действия; - при изменении экологической обстановки в бассейне водного объекта; - при изменении технических условий эксплуатации оборудования ПС. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 36 11. При техническом обслуживании и ремонте электросетевых объектов сброс сточных вод в поверхностные водоемы, а также проведение работ в пределах водных объектов и водоохранных зон допускается только после получения разрешения, выдаваемого компетентными органами. 11.1. Разрешение на сброс загрязняющих веществ в природную среду со сточными, ливневыми, дренажными, фильтрационными водами выдается Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору соответствующего субъекта Российской предварительного согласования в Федерации центре (Ростехнадзор) государственного после санитарно- эпидемиологического надзора (ЦГСЭН) на основании согласованного проекта предельно допустимых сбросов. 11.2. Для территориальные принятия органы решения о Ростехнадзора выдаче разрешения рассматривают на сброс представляемые заявителем документы и материалы: а) заявление о выдаче разрешения на сброс, в котором указываются: полное и сокращенное наименование, место нахождения; б) сведения о местонахождении каждого выпуска сточных и (или) дренажных вод с указанием наименований водных объектов, в которые осуществляется сброс сточных и (или) дренажных вод; в) карта-схема расположения выпусков сточных и (или) дренажных вод; г) утвержденные в установленном порядке нормативы ПДС и/или лимиты на сбросы для каждого выпуска сточных и (или) дренажных вод; д) данные о среднегодовом расходе сточных и (или) дренажных вод отдельно по каждому выпуску сточных и (или) дренажных вод; е) данные о планах снижения сбросов загрязняющих веществ. 11.3. Действие разрешения на сброс может быть приостановлено в следующих случаях: 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 37 а) неоднократное (более двух раз) превышение (более чем в три раза) допустимой концентрации любого из загрязняющих веществ, указанных в разрешении на сброс, на выпуске сточных и (или) дренажных вод; б) сброс загрязняющих веществ, которые не включены в нормативы ПДС (лимиты на сбросы); в) отсутствие производственного экологического контроля за качеством и количеством сточных и (или) дренажных вод; г) невыполнение в предусмотренные сроки плана снижения сбросов. 12. При наличии на предприятии электрических сетей неорганизованных сбросов расчет их объема и концентрации загрязняющих веществ включает в себя: - максимально возможные объемы вод, сбрасываемые в водный объект по выпускам (м /ч, м /сут), определяемые измерениями, расчетами либо проектными данными; - качественный состав сточных вод, поступающих в водный объект в месте выпуска (концентрация загрязняющих веществ (мг/л), определяемая по данным химического анализа); - фоновое качество воды в месте водозабора и в контрольном створе для гидрологических условий года 95%-ной обеспеченности. 13. Для предотвращения загрязнения водных объектов трихлордифенилом необходимо применять конденсаторы, использующие в качестве жидкого диэлектрика экологически безопасные вещества. 14. На участках пересечения и сближения с водоемами и водотоками, имеющими рыбохозяйственное значение, материалы для ремонта, при необходимости, должны размещаться в незатопляемой половодьем зоне. 15. При сбросе сточных вод в канализационную сеть населенных пунктов в случае концентрации вредных веществ, превышающих установленные нормы, их следует подвергать предварительной очистке. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 38 16. При проведении работ, связанных с непосредственным определением количества и качества сточных вод, персоналом ПС должны выполняться требования действующих правил технической безопасности. 17. Предприятие электрических сетей согласовывает с территориальными органами государственного контроля в части природопользования и соблюдения требований экологической безопасности, места и периодичность отбора проб, перечень контролируемых показателей, применяемые методики отбора проб воды и анализов проб, объем и порядок представления информации о сбросах загрязняющих веществ в водные объекты. 18. Качественные показатели состояния поверхностных и сточных вод следует контролировать с помощью надежной системы наблюдений, контроля и оценки. (ГОСТ 17.1.3.13 п. 18). 19. Система контроля сточных вод, организованная на предприятиях электрических сетей , должна содержать: - сбор и анализ информации о количестве и качестве различных категорий сточных вод; - оценку эффективности работы имеющихся очистных сооружений; - информацию о количестве и качестве очищенных и повторно используемых вод. 20. Система контроля сточных вод используется для принятия решений по предотвращению сброса неочищенных стоков предприятием электрических сетей в водоемы. 21. В целях выполнения нормативов предельно допустимых сбросов разрабатываются планы водоохранных мероприятий, включающие в себя работы по рациональному использованию и охране водных объектов. 22. Для предотвращения или сведения к минимуму загрязнения водных объектов сточными водами необходимо осуществлять: - устранение причин загрязнения за счет повышения технического уровня эксплуатации очистных сооружений; 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 39 - сбор и очистку маслосодержащих сточных вод; - контроль качественного и количественного показателей состояния поверхностных и сточных вод. 23. Производственный экологический контроль за воздействием хозяйственной деятельности на подземные воды обеспечивает руководство электросетевых объектов, деятельность которых прямо или косвенно оказывает влияние на качество подземных вод. Измерения выполняются в лабораториях, аккредитованных (аттестованных) в установленном порядке. 24. Периодичность производственного контроля должна обеспечивать достоверную информацию, позволяющую предотвратить опасность загрязнения, но не реже 1 раза в месяц. 25. Подрядные организации при осуществлении технического облуживания и ремонта электросетевых объектов должны соблюдать требования водного законодательства и иметь разрешение на данный вид деятельности. 26. Приказом руководства электросетевого объекта назначается лицо, ответственное за проведение природоохранных мероприятий и утверждается перечень подразделений и лиц, ответственных за: - проведение измерений количества забираемых используемых вод; - проведение измерений количества загрязняющих веществ в водах; - информацию о соблюдении нормативов предельно допустимых сбросов. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 40 Заключение В данной работе на этапе технического задания был произведен анализ существующей системы. И рассмотрены существующие разработки в области автоматизации оборудования, как отечественные, так и зарубежные. Был произведен критический анализ существующих разработок и выявлен ряд существенных недостатков. Опираясь на эти недостатки, были сформулированы цели и задачи автоматизации. Направленные на устранение этих недостатков. Был рассмотрен ряд аппаратных средств, которые могут быть использованы при автоматизации котельного оборудования. Разработана и описана функциональная схема проектируемой системы, которая обладает рядом преимуществ, в сравнении с рассмотренными. Кроме того, были выбраны аппаратные средства системы управления, которые удовлетворяют поставленным к ним требованиям. Кроме того, был спроектирован алгоритм работы программы. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 41 Список использованной литературы 1. Андреев В. А. Автоматизация технологических процессов и производств. М., Металлургиздат, 2020. 2. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация технологических процессов в химической промышленности: Учебник для техникумов,- 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Химия. 2018г.- 285с. 3. Даренко П.И. Исследование и разработка методов проектирования абсорберов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Таганрог, 2019. - 114 с. 2. Долин П. А. «Справочник по технике безопасности». М.: Энергоиздат 3. Коростылева Е. М. «Экономика, организация и планирование 2018г. машиност-роительного производства». М.: Высшая школа. 2020г. 4. Проектирование систем автоматизации технологических процессов : справ. пособие / под ред. А.С. Клюева. - М. : Энергоатомиздат, 2019. 5. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Ильина М.Е.Экологический менеджмент: Учебное пособие - М. : ВГУ, 2018г. 6. http://kipelectro.ru/firm_15439_product_55038 Кипэлектро. 7. http://teplocontrol-c.ru/katalog/668.html Теплоконтроль. 8. http://kipservis.ru/prices.php?id=139 ООО «КИП-сервис» 9. http://www.nikifor.ru/index.php?chp=showgood&num=.. Устройства контроля и автоматики. 10. https://omron.ru/ OMRON. Производство электроники и средств автоматизации. 11. http://kipia.ru/ Энергоавтоматика, Контрольно-измерительные приборы, промышленная автоматика, оборудование. 12. http://kiparis-spb.ru/catalogue/item/214/ Единый портал промышленных приборов и автоматики. 15.02.14 ОС АТП-4 000 013ДР Лист 42
