Автоматизированная система управления процессом фасовки сахарного песка

ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ И АНАЛОГОВ 6
1.1 Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами 6
1.2 Общее описание станков для фасовки сахарного песка 12
1.3 Патентный анализ 16
1.4 Классификация станков для фасовки сахара по принципу работы 19
1.5 Описание объекта автомазацйии 24
2 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И ПОДБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 27
2.1 Разработка структурной схемы 27
2.2 Разработка алгоритма работы 28
2.3 Подбор элементной базы 34
2.4 Разработка функциональной схемы 44
2.5 Разработка принципиальной электрической схемы устройства 46
3. РАЗРАБОТКАПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 53
3.1. Общая информация о языках программирования ПЛК. 53
3.2. Описание программы 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 67

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. В условиях современного производства вопросы повышения эффективности, точности и надёжности технологических процессов приобретают первостепенное значение. Одной из ключевых отраслей пищевой промышленности является производство и фасовка сахарного песка – продукта массового потребления, к которому предъявляются строгие требования по весу, гигие и герметичности упаковки. Несмотря на наличие на рынке различных фасовочных линий, многие предприятия всё ещё эксплуатируют устаревшее оборудование с низкой степенью автоматизации, что приводит к повышенным трудозатратам, ошибкам при дозировании, перерасходу сырья и снижению конкурентоспособности. В связи с этим разработка современной автоматизированной системы управления процессом фасовки сахарного песка, основанной на использовании программируемых логических контроллеров (ПЛК) и соответствующей элементной базы, является актуальной инженерной задачей, направленной на повышение качества продукции и оптимизацию производственных процессов.
Цель работы: Разработка автоматизированной системы управления процессом фасовки сахарного песка на базе программируемого логического контроллера с обеспечением заданной точности дозирования, повышения производительности линии и улучшения условий труда оператора.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
– Провести анализ существующих решений и аналогов автоматизированных систем фасовки сыпучих материалов, в частности сахарного песка.
– Изучить принципы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и их применение в пищевой промышленности.
– Выполнить патентный анализ с целью выявления технических решений, близких к разрабатываемой системе, и определения возможных инновационных направлений.
– Классифицировать существующие фасовочные станки по принципу работы и выявить их недостатки.
– Определить объект автоматизации и сформулировать технические требования к системе.
– Разработать структурную, функциональную и принципиальную электрическую схемы автоматизированной системы.
– Выбрать и обосновать элементную базу: датчики, исполнительные механизмы, средства индикации и управления.
– Сформировать алгоритм работы системы и реализовать программное обеспечение для программируемого логического контроллера.
– Оценить практическую значимость разработанного решения и его применимость на реальных производственных объектах.
Объектом исследования является процесс фасовки сахарного песка на промышленном предприятии.
Предметом исследования выступает автоматизированная система управления данным процессом, основанная на использовании программируемого логического контроллера и современных средств автоматики.

Весь текст будет доступен после покупки

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ И АНАЛОГОВ
1.1 Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами
В условиях современного промышленного производства широкое распространение получили системы управления технологическими процессами, направленные на повышение эффективности и надежности производственных операций. Основными целями таких систем являются ускорение принятия управленческих решений, обеспечение доступа к актуальной информации о состоянии производственных подразделений, выпуск продукции в соответствии с установленными стандартами, а также снижение трудозатрат при обработке плановой и учетной информации.
Существует два принципиальных типа систем управления: автоматические и автоматизированные. Автоматическая система функционирует автономно без участия человека в процессе управления, требуя лишь периодического технического обслуживания. Автоматизированная система, напротив, предполагает активное участие оператора в контуре управления. На сегодняшний день доминирующим направлением является развитие именно автоматизированных систем, которые делятся на три основные группы: автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированные системы управления производством (АСУП) и интегрированные автоматизированные системы управления (ИАСУ). Все они ориентированы на автоматизированный сбор, обработку и использование информации для оптимизации управления в различных сферах деятельности.
АСУ ТП представляет собой человеко-машинную систему, предназначенную для сбора, анализа и обработки информации с целью оптимизации функционирования технологического объекта управления (ТОУ) в соответствии с заданным критерием. ТОУ – это комплекс технологического оборудования, на котором реализован производственный процесс. Критерий управления – это количественный показатель эффективности функционирования ТОУ, зависящий от выбранных управляющих воздействий.
Основные задачи АСУ ТП включают достижение значимых технико-экономических результатов: повышение производительности труда, снижение трудоемкости, экономию ресурсов, обеспечение промышленной безопасности, улучшение качества продукции и оптимизацию режимов работы оборудования. При решении задач оптимизации необходимо учитывать ограничения, накладываемые на параметры технологического процесса. Функционально АСУ ТП представляет собой программно-технический комплекс, выполняющий три группы функций: управляющие, информационные и вспомогательные.
Управляющие функции заключаются в выработке и реализации управляющих воздействий на ТОУ через исполнительные механизмы в соответствии с заданными алгоритмами. Информационные функции включают сбор, обработку и представление данных о состоянии ТОУ оператору или модулю формирования управляющих воздействий. В процессе обработки могут выполняться такие операции, как суммирование, сглаживание, вычисление косвенных показателей (недоступных прямому измерению), сравнение текущих значений с заданными, а также подготовка и передача информации в вышестоящие системы, обобщение результатов контроля и прогнозирование состояния оборудования. Ключевая особенность информационных и управляющих функций – их ориентация на конкретного потребителя информации.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Сергеев, А. И. Системы промышленной автоматизации : учебное пособие / А. И. Сергеев, А. М. Черноусова, А. С. Русяев, В. В. Тугов. – Электрон. дан. – Оренбург : ОГУ, 2023. – 112 с. – (ЭБС «Университетская библиотека онлайн»).
2. Шишмарёв, В. Ю. Автоматизация технологических процессов : учебник для вузов / В. Ю. Шишмарёв. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Юрайт, 2023. – 486 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-534-17259-3.
3. Сибикин, Ю. Д. Технология электромонтажных работ : учебное пособие / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. – 5-е изд., испр. и доп. – Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2024. – 352 с. – (Среднее профессиональное образование). – ISBN 978-5-00091-631-5.
4. Суркова, Л. Е. Моделирование систем автоматизации и управления технологическими процессами : практикум / Л. Е. Суркова, Н. В. Мокрова. – Электрон. дан. – Саратов : Вузовское образование, 2021. – 52 с. – (ЭБС «IPRbooks»).
5. Бабиков, А. С. Программируемые логические контроллеры в системах автоматизации : учебное пособие / А. С. Бабиков, Д. А. Морозов. – Санкт-Петербург : Лань, 2022. – 256 с. – ISBN 978-5-8114-7321-8.
6. Горячев, В. Н. Проектирование систем автоматизации на базе ПЛК : учебное пособие / В. Н. Горячев, И. В. Петров. – Москва : Горячая линия–Телеком, 2021. – 288 с. – ISBN 978-5-9912-1021-4.
7. ГОСТ 2.701–2022. Схемы изделий. Виды и общие требования. – Введ. 2024-01-01. – М. : Стандартинформ, 2022.
8. ГОСТ 2.702–2022. Правила выполнения электрических схем. – М. : Стандартинформ, 2022.
9. ГОСТ Р 50571.16–2023. Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания. – М. : Стандартинформ, 2023.

Весь текст будет доступен после покупки