Автоматизация смесителя ПВХ высокоскоростного

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ 5
1.1 Основные понятия об автоматизированных системах управления 5
1.2 Процесс смешивания 14
1.3 Регулирование и контроль температуры в ходе процесса 19
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 23
2.1 Требования и техническое задание на автоматизацию 23
2.2 Функциональная схема автоматизированной системы 27
2.3 Электрическая принципиальная схема 32
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМЫ 40
3.1 Построение математической модели автоматизированной системы 40
3.2 Проектирование интерфейса взаимодействия оператора с системой 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 67

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях стремительного развития промышленных технологий и повышения требований к качеству выпускаемой продукции особую актуальность приобретают вопросы автоматизации технологических процессов. Одной из таких задач является автоматизация смесительных установок, используемых в производстве поливинилхлорида (ПВХ). Высокоскоростные смесители ПВХ обеспечивают получение однородной смеси компонентов, что напрямую влияет на физико-механические свойства конечного продукта. Однако ручное управление таким оборудованием сопряжено с рядом недостатков: человеческим фактором, низкой точностью поддержания технологических параметров, повышенными энергозатратами и риском брака. В связи с этим разработка и внедрение автоматизированной системы управления смесителем ПВХ высокоскоростного типа представляет собой актуальную инженерную задачу, направленную на повышение эффективности, надёжности и стабильности производственного процесса.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления высокоскоростным ПВХ смесителем, обеспечивающей точное регулирование параметров процесса смешивания, в первую очередь температуры, и упрощающей взаимодействие оператора с оборудованием.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– изучить теоретические основы автоматизированных систем управления и особенности технологического процесса смешивания ПВХ;
– проанализировать существующие подходы к регулированию и контролю температуры в процессе смешивания;
– сформулировать технические требования и разработать техническое задание на автоматизацию смесителя;
– разработать функциональную и электрическую принципиальную схемы автоматизированной системы;
– построить математическую модель процесса управления;
– спроектировать удобный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой.
Объектом исследования выступает технологический процесс смешивания компонентов в высокоскоростном ПВХ смесителе, а предметом исследования – система автоматизации данного процесса, включая её программное и аппаратное обеспечение.
В работе применялись следующие методы исследования: анализ научно-технической литературы, системный подход к проектированию автоматизированных систем, методы математического моделирования, а также методы проектирования электрических и функциональных схем.
Практическая значимость результатов работы заключается в возможности внедрения разработанной автоматизированной системы на действующих предприятиях. Это позволит повысить стабильность качества продукции, снизить энергопотребление, минимизировать влияние человеческого фактора и упростить эксплуатацию оборудования за счёт современного пользовательского интерфейса.

Весь текст будет доступен после покупки

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ
1.1 Основные понятия об автоматизированных системах управления
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) предназначена для формирования и реализации управляющих воздействий, направленных на технологический объект управления.
Технологический объект управления (ТОУ) представляет собой совокупность технологического оборудования и протекающего на нём производственного процесса, осуществляемого в соответствии с установленными регламентами, инструкциями или стандартами.
К числу технологических объектов управления относятся:
– отдельные технологические агрегаты, установки или группы станков, реализующие завершённый технологический цикл;
– производственные подразделения (цехи, участки) или весь производственный комплекс предприятия в случаях, когда управление ими в первую очередь связано с обеспечением рациональных режимов функционирования взаимосвязанных технологических звеньев.
В совокупности ТОУ и управляющая им АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (АТК).
АСУТП представляет собой человеко-машинную систему, обеспечивающую сбор, обработку и анализ данных, необходимых для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с заданными критериями эффективности.
Подобное определение подчёркивает ключевые аспекты АСУТП:
– применение современных автоматизированных средств сбора и обработки информации, в первую очередь вычислительной техники;
– активное участие человека-оператора как субъекта принятия решений в процессе управления;
– выполнение системой функций обработки как технологической, так и технико-экономической информации;
– ориентацию всей деятельности системы на достижение оптимальных показателей функционирования ТОУ за счёт целенаправленного выбора управляющих воздействий.
Критерий управления в АСУТП – это количественная или качественная характеристика, отражающая эффективность функционирования ТОУ и зависящая от выбранных управляющих воздействий.
Как правило, критерием выступает технико-экономический показатель (например, себестоимость продукции при фиксированном её качестве, или производительность оборудования при заданной точности выпуска) либо технический параметр (например, стабильность технологических режимов, соответствие характеристик выходного продукта установленным нормам).
Система считается АСУТП, если она обеспечивает управление ТОУ в реальном времени технологического процесса и включает в состав как технические средства (в первую очередь вычислительные комплексы), так и человека-оператора, принимающего участие в принятии решений.
АСУТП в структуре управления промышленным предприятием
В рамках общей системы управления предприятием АСУТП выступают в роли нижнего уровня автоматизации, отвечающего за непосредственное регулирование технологических процессов, а также за формирование и передачу оперативной технико-экономической информации вышестоящим уровням управления.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 57934-2017. Системы автоматизированного управления технологическими процессами. Общие требования. – Введ. 2018-07-01. – М.: Стандартинформ, 2017. – 24 с.
2) ГОСТ 21.408–2013. СПДС. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах автоматизации. – М.: Стандартинформ, 2013. – 28 с.
3) ГОСТ 2.702–2011. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. – М.: Стандартинформ, 2011. – 32 с.
4) Бессекерский, В. А. Цифровые системы автоматического управления / В. А. Бессекерский, Е. П. Попов. – 5-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Лань, 2022. – 496 с.
5) Клюев, А. С. Автоматизация технологических процессов: учебник для вузов / А. С. Клюев, А. В. Кочергин. – М.: Инфра-М, 2023. – 412 с.
6) Шишмарёв, В. Ю. Диагностика и надежность автоматизированных систем: учебник / В. Ю. Шишмарёв. – 2-е изд. – М.: Юрайт, 2024. – 341 с.
7) Шишмарёв, В. Ю. Организация и планирование автоматизированных производств: учебник / В. Ю. Шишмарёв. – 2-е изд. – М.: Юрайт, 2024. – 318 с.
8) Воронов, М. В. Автоматическое управление: учебник / М. В. Воронов, В. И. Пименов, И. А. Небаев. – М.: Юрайт, 2024. – 475 с.
9) Гутгарц, Р. Д. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления: учебное пособие / Р. Д. Гутгарц. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2024. – 351 с.
10) Siemens AG. SIRIUS 3RA6 Motor Starters: Technical Manual. – Nuremberg, Germany, 2023. – 112 p.
11) Omron Corporation. Temperature Controllers E5CC/E5EC Series: User’s Manual. – Kyoto, Japan, 2022. – 88 p.
12) FASTWEL. Programmable Logic Controllers CPM713 Series: Hardware Guide. – Moscow, Russia, 2023. – 64 p.

Весь текст будет доступен после покупки