Автоматизація процесу випалювання скловиробів на ВАТ "Рокитнівський склозавод"

/

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра електротехніки та автоматики

Пояснювальна записка

до дипломного проекту на тему:

'Автоматизація процесу випалювання скловиробів на ВАТ „Рокитнівський склозавод'

Виконав:

студент 5-го курсу

факультету ПМіКІС

спеціальності АУТП

Лозян С.А.

Керівник дипломного проекту:

Кінчур О.Ф.

Рівне-2011р

Зміст

Вступ

Розділ 1. Техніко-економічне обґрунтування процесу

1.1 Мета та задачі дипломного проекту

1.2 Доцільність використання системи автоматичного керування в печі для випалювання склотари

Розділ 2. Технічні характеристики об'єкта

2.1 Коротка характеристика підприємства виробництва склотари

2.2 Характеристика продукції, що випускається

2.3 Схема технологічного процесу виготовлення скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод'

2.4 Опис технологічної та машинно-апаратурної схеми технологічного процесу випалювання (установки), алгоритм його функціонування

Розділ 3. Розрахунок та моделювання автоматизованої системи регулювання

3.1 Вихідні дані для розрахунку

3.2 Скалярне регулювання швидкості асинхронного двигуна

3.3 Розрахунок параметрів контуру регулювання швидкості

3.4 Моделювання та оптимізація САР

Розділ 4. Розробка системи автоматизації

4.1 Аналіз існуючої системи автоматизації та оцінка її рівня автоматизації

4.2 Значення контрольованих та регульованих параметрів

4.3 Функціональна структура (схема автоматизації) системи управління окремих секцій печі та її опис

4.4 Вибір та обґрунтування структури системи управління та комплексу технічних засобів

4.4.1 Характеристика приладів, що використовуються в процесі

4.4.2 Технічні засоби автоматизації контролера

4.5 Передавання інформації в мережі верхніх рівнів АСУТП

4.5.1 Загальна частина АСУТП

4.5.2 Основні проектні рішення по технічному забезпеченню АСУТП

4.6 Розробка проекту АСКТП в Trace Mode

4.6.1 Загальні відомості про SCADA-систему Trace Mode

4.6.2 Реалізації проекту автоматизації процесу випалювання скловиробів у редакторі бази каналів Trace Mode

4.6.3 Відображення ходу технологічного процесу випалювання скловиробів у редакторі представлення даних

Розділ 5. Розрахунок економічної ефективності

5.1 Доцільність впровадження АСУТП з економічної точки зору

5.2 Капіталовкладення на розробку і впровадження АСУТП

5.2.1 Одноразові капіталовкладення

5.2.2 Експлуатаційні капіталовкладення

5.3 Розрахунок економічного ефекту

5.4 Розрахунок терміну окупності

Розділ 6. Охорони праці

6.1 Організація управління охороною праці в цеху виробництва скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод'

6.2 Перелік найбільш небезпечних місць при роботі печі випалювання

6.3 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників, що діють під час виробництва скловиробів в машино-ванному цеху

6.4 Інженерні рішення з охорони праці

6.5 Пожежна безпека

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

випалювання склотара двигун автоматичний

Сучасні хіміко-технологічні процеси відзначаються складністю та високою швидкістю протікання, а також чутливістю до відхилення режимних параметрів від нормальних значень, шкідливістю умов роботи, вибухо- та пожежонебезпечністю перероблюваних речовин. Зі збільшенням навантаження апаратів, потужності машин виконувати технологічні процеси при високих тисках та температурах з використанням ручного керування неможливо. У таких умовах навіть досвідчений працівник не може своєчасно вплинути на процес у разі відхилення його від норми, а це може призвести до втрати якості готової продукції, псування сировини, допоміжних речовин, а також до аварійних ситуацій, включаючи пожежі, вибухи, викиди великої кількості шкідливих речовин у навколишнє середовище. Деякі технологічні процеси можна виконувати лише при їх повній автоматизації.

Із застосуванням автоматизації поліпшуються основні показники ефективності виробництва. Автоматизація передбачає контроль, регулювання, сигналізацію та блокування технологічних параметрів за допомогою відповідних автоматичних пристроїв.

Технологія - це дуже важливий ресурс не тільки для окремих операцій виробничого процесу, але і для росту покращення ефективності роботи підприємства в цілому. Недарма кажуть, що саме технологічний прогрес привів до більшості змін в світі. На сьогоднішній день можна чітко сказати, що автоматизація стала невід'ємною частиною будь-якої технології. Важко назвати сферу в якій не була б задіяна автоматизація. Виробництво, лікування, проектування, надання послуг, будівництво, агропромисловий сектор - ось перелік незначної кількості сфер, що використовують автоматизацію.

Автоматизація - це застосування комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем. Автоматизація виробничих процесів приводить до збільшення випуску, зниженню собівартості і поліпшенню якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищує надійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці і техніки безпеки.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговування засобів автоматизації і спостереженню за їхньою дією. Якщо механізація полегшує фізичну працю людини, то автоматизація має мету полегшити так само і розумову працю. Експлуатація засобів автоматизації жадає від обслуговуючого персоналу високої технічної кваліфікації.

За рівнем автоматизації хімічне виробництво займає одне з ведучих місць серед інших галузей промисловості. Хімічні установки характеризуються безперервністю процесів, що протікають у них. Майже всі операції на хімічних установках механізовані, а перехідні процеси в них розвиваються порівняно швидко. Цим пояснюється високий розвиток автоматизації в хімічній промисловості.

Автоматизація параметрів дає значні переваги:

Ш забезпечує зменшення чисельності робочого персоналу, тобто підвищення продуктивності його праці;

Ш приводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

Ш збільшує точність підтримки параметрів температури в печі випалювання;

Ш підвищує безпеку праці і надійність роботи устаткування;

Ш збільшує економічність роботи печі випалювання скловиробів.

Автоматизація технологічного процесу випалювання скловиробів містить у собі автоматичне регулювання, технологічні блокування і сигналізацію.

Автоматичне регулювання забезпечує хід беззупинно-протікаючих процесів у печі випалювання (подача природного газу, подача повітря, роботу автономного контуру та й ін.)

Автоматичний контроль за роботою процесу подачі природного газу здійснюється за допомогою показуючих приладів, що діють автоматично. Прилади здійснюють безупинний контроль процесів, що протікають у технологічному процесі випалювання. Прилади контролю розміщають на центральних пультах управління, зручних для спостереження й обслуговування.

Технологічні блокування виконують у заданій послідовності ряд операцій при пусках і зупинках механізмів технологічного процесу. Блокування виключають неправильні операції при обслуговуванні процесу, забезпечують відключення в необхідній послідовності устаткування при виникненні аварії.

Пристрої технологічної сигналізації інформують черговий персонал про стан устаткування (у роботі, зупинене і т.п.), попереджають про наближення параметра до небезпечного значення, повідомляють про виникнення аварійного стану печі і її устаткування. Застосовуються звукова і світлова сигналізація.

Розділ 1. Техніко-економічне обґрунтування проекту

1.1 Мета та задачі дипломного проекту

Реалізація проекту здійснюється по робочим документам. До складу робочих документів проектів по автоматизації виробничих процесів входять:

Ш Структурні схеми контролю і керування, що визначають основні функціональні частини системи автоматизації, їхнє призначення і взаємозв'язки.

Ш Функціональні схеми автоматизації виробничих процесів, що роз'ясняють визначені процеси, які протікають в окремих функціональних ланцюгах системи.

Ш Загальні види щитів, пультів і пристроїв контролю і керування.

Ш Принципові, електричні, пневматичні, гідравлічні схеми автоматичного регулювання, керування, захисту, блокування, сигналізації і живлення. Ці схеми визначають повний склад елементів і зв'язків між ними, а також детальне представлення про принципи роботи системи.

Ш Монтажні схеми щитів, пультів і постів контролю і керування, що показують з'єднання складових частин системи (проводу, джгути, кабелі, трубопроводи) із вказівкою місця їхнього приєднання і введення.

Ш Схеми зовнішніх електричних і трубних проводок.

Ш Плани розташування засобів автоматизації, електричних і трубних проводок.

Ш Нетипові креслення установок засобів автоматизації.

Ш Інші робочі документи і матеріали.

Задачею дипломного проекту є:

Ш заміна (при можливості) технічних засобів автоматизації;

Ш впровадження мікропроцесорних контролерів 'Lagoon' в автоматизовану систему управління технологічним процесом випалювання скловиробів;

Ш створення математичної моделі об'єкту автоматизації;

Ш розрахунок системи автоматизації, системи автоматичного регулювання;

Ш техніко-економічний розрахунок.

Перераховані вище задачі дозволять зменшити чисельність робочого персоналу, тобто підвищить його продуктивності праці, що дозволить змінити характер праці обслуговуючого персоналу; забезпечать точність підтримки параметрів; підвищать безпеку праці та надійність роботи устаткування; забезпечать економію матеріалів, призведуть до зниження собівартості продукції, а також покращення її якості.

1.2 Доцільність використання системи автоматичного керування печі для випалювання склотари

Піч випалювання склотари призначена для термічної обробки склотари, при якій внутрішня залишкова напруга віддаляється або зменшується до допустимих меж. Основним видом продукції, яка виготовляється є скляна тара для харчових підприємств.

Зазначимо, скляна промисловість в Україні швидко розвивається, і суттєвим є той факт, що виробники працюють на закордонному обладнанні, яке є дорогим і, нерідко, не в найкращому стані.

Метою, яка стоїть перед нами, є створення системи для автоматичного контролю і регулювання параметрів в печі випалювання. При цьому потрібно досягти таких показників:

o простота конструкції і надійність в експлуатації;

o якості забезпечення високої продукції;

o забезпечення меншої вартості установки, порівняно з закордонними аналогами.

Використання сучасних технічних засобів провідних виробників дозволила досягти безперебійної роботи установки протягом тривалого часу експлуатації.

Автоматична система керування протікання технологічного процесу випалювання дає можливість швидко змінювати алгоритм роботи обладнання, шляхом зміни програми в контролері за досить малі проміжки часу.

Дана система здійснює контроль всіх параметрів процесу випалювання: забезпечення підтримування постійної температури в усіх печі, подачу природного газу та повітря для випалювання скловиробів та ін. Все це дозволяє забезпечувати випуск високоякісної продукції. Також значно зростає продуктивність установки, за рахунок використання сучасних контролерів, які дають змогу швидко обробляти дані технологічних параметрів.

Таким чином, застосування системи автоматичного управління технологічним процесом випалювання скловиробів дає змогу забезпечити більш точне підтримання технологічних параметрів установки, які не поступаються параметрам зарубіжних аналогів.

В даній дипломній записці ми пропонуємо наступні рішення по автоматизації даного технологічного процесу:

· Проект автоматизації виконати на базі контролера Lagoon з використанням SCADA-системи Trace Mode.

· Оптимізувати температурний режим печі випалювання.

· Перейти на централізоване керування всім технологічним процесом з використанням 3-х рівнів автоматизації (рівня контролерів, оперативного, адміністративного рівнів) і забезпеченням можливості керування через Internet та GSM-мережу.

· Проводити архівування даних про значення основних технологічних параметрів.

Введення АСКТП з використанням сучасної мікропроцесорної техніки дозволить:

· підвищити точність керування технологічними параметрами;

· підвищити якість продукції;

· підвищити продуктивність печі випалювання;

· продовжити термін служби печі випалювання;

· зменшити кількість шкідливих викидів в атмосферу;

· зменшити енергозатрати;

· зменшити тривалість вимушених простоїв цехового обладнання;

· збільшити термін служби обладнання;

· покращити умови праці обслуговуючого персоналу;

· підвищити продуктивність праці;

· зменшити собівартість продукції.

Створення багаторівневої системи керування з виходом в Internet та GSM-мережу дозволить керувати процесом на відстані, що є особливо важливим під час аварійних ситуацій.

Розділ 2. Технічні характеристики об'єкта

2.1 Коротка характеристика підприємства виробництва склотари

ВАТ 'Рокитнівський склозавод' - підприємство, що засноване в 1898 році та має понад столітній досвід в галузі скловиробництва. Протягом всього терміну своєї діяльності, підприємство було та залишається одним із провідних виробників склотари. Загальний вигляд підприємства зображений на рис. 2.1.

Товариство протягом останніх років динамічно розвивається, постійно поновлюючи свою технологічну базу та впроваджуючи у виробництво новітні технології. В даний час у виробництві задіяне скло-формуюче устаткування передових світових виробників. В 2008-му році підприємством освоєно виробництво пляшки на найсучасніших склоформах, що дозволяє більш рівномірно розподіляти скло на пляшці та підвищує її якість. Завдяки двом останнім реконструкціям завод збільшив свої потужності на 30%.

Для контролю якості використовується сучасне контрольно-інспекційне обладнання.

Цех склотарного виробництва оснащений автоматизованими палетизаторами, які упаковують склотару на піддони і загортають її в термоусадочну плівку.

В результаті використання високотехнологічного обладнання та якісної сировини, ми отримуємо продукцію, яка гідно конкурує на ринку скловиробів. Підприємство спеціалізується на виробництві ексклюзивної склотари, яку потребує сучасний споживач. Його продукція відповідає європейським стандартам якості і здатна задовольнити найвибагливіші смаки. Тісна співпраця з існуючими споживачами продукції та постійне спілкування з потенційними замовниками приводить до усталених партнерських стосунків з клієнтами.

Саме тому, на сьогодні партнерами підприємства є провідні компанії та їх бренди, такі як: 'Оболонь', 'Джин-тонік', 'Гетьман', 'Пісня', 'Первак', 'Батон', 'Самба', 'Fantasy' 'Таврія', 'Олімп', '5 капель', 'Sprite', 'Котнар', 'Чизай', 'Токай', 'Мягков', 'Коблєво', 'Старий Друже', 'Шейк', 'Шустов', 'Одеський коньячний завод'.

Історія

Рокитнівський склозавод заснований приблизно в 1898 році. Побудував його бельгійський склозаводчик Розенберг для виробництва і поставки казенним заводам монопольної пляшки для горілки. Завод будувався із розрахунку виробництва біля 12 мільйонів півлітрових пляшок в рік.

В 1921-1922 роках заводом володіли відставний польський генерал Заводський разом із своїм родичем Лещинським. Після банкрутства склозаводом заволоділа фірма 'ВІТРУМ', власниками якої були Францлейн і Ронглевський. В цей час на заводі працювали дві скловарні печі, на одній із яких виробляли віконне скло ручним способом, на другій -- пляшки різної ємкості.

В 1939 році після звільнення Західної України і приєднання її до УРСР, завод перейшов у власність держави. Під час Другої світової війни склозавод був виведений із ладу і не працював, лише з 1945 року запущений і зруйнований склозавод відновив роботу на двох скловарних печах. Було освоєне виробництво господарського посуду і пляшок.

В 1950 році на заводі було започатковано механізоване виробництво пляшок. Встановили дві склоформуючі машини 2-ЛАМ, а в 1955 році -- їх було п'ять.

В 1966 році завод вже виробляв 40 млн. пляшок.

В 1975 році на заводі пущено в експлуатацію машинованний цех №2 по виробництву консервної склотари місткістю 2 л. і 3 л. на машинах ПВМ-12 і 3 ПВМ-3.

В 1984 році проведено технічне переоснащення системи №2 цеху № 1 по виробництву пляшок, замінено було 5 морально застарілих машин АБ-6, встановлено 3 нових роторних машини ВВ-7. В наступному 1985 році було здійснено заміну ще 4 машин АБ-6 на 2 машини 2 ПВМ-3 по виробництву склобанок.

В 1986 році в зв'язку із зниженням попиту на пляшкову тару було виконано реконструкцію системи №2 цеху №1, замінивши 3 машини ВВ-7 на 3 машини 2 ПВМ-12А по виробництву склобанок ємкістю 0,5 л. і 1,0 л.

Починаючи з 1994 року на заводі почала проводитись реструктуризація виробництва, у зв'язку з відсутністю попиту на 3-х літрову банку: на системі №1 було встановлено дві машини ВВ-7 замість однієї машинолінії 3 ПВМ-3.

В 1997 році було припинено виробництво 3-х літрових склобанок. Цього ж року на системі №2 було встановлено 2 машини U-8М німецького виробництва при цьому вперше на Україні було впроваджено ряд цінних науково-технічних ідей. В 1998 році на заводі було здійснено чергову реконструкцію в МВЦ №1 в результаті якої було задіяні в роботу 4 машини U-8M замість 6-ти машин ВВ-7.

В 2004 році було введено в експлуатацію першу чеську склоформуючу машину AL-116 в МВЦ №2.

З квітня 2006 року в якості технологічного палива завод почав використовувати газ. В лютому 2007 року спеціалістами заводу була задіяна в роботу перша автоматизована пакетувальна лінія продукції, а до кінця року було задіяні ще 2 такі лінії. Цього ж року були придбані та введені в дію 2 чеські склоформуючі машини AL-116, а в наступному 2008 році придбана ще одна така машина. В кінці 2008 року в роботу було задіяне сучасне устаткування французької фірми по контролю за якістю продукції. Останню, шосту машину AL-116 було задіяно в роботу в січні 2009 року на системі №1 під час її реконструкції.

В лютому та червні 2010 року електронно-механічні склоформуючі машини AL-116 були замінені на електронні. В січні 2011 року введено в експлуатацію нову підстанцію та ЛЕП на 35 кВТ.

Таким чином, за останні роки проведені кардинальні зміни в сторону збільшення виробничих потужностей та покращення технологічної бази підприємства, яка забезпечує виробництво конкурентноспроможної продукції.

2.2 Характеристика продукції, що випускається

Підприємство спеціалізується на виробництві ексклюзивної склотари, яку потребує сучасний споживач. Наглядний вигляд продукції, що випускається ВАТ 'Рокитнівський склозавод' зображено на рис. 2.4. Підприємством розробляються форми пляшок за побажаннями та запитами клієнтів. Товариство спеціалізується на виробництві пляшок в зеленому та прозорому кольорі скла місткістю від 0,2 до 1,0 літра. ВАТ 'Рокитнівський склозавод' має в активі близько 50 власних розробок пляшок.

ВАТ 'Рокитнівський склозавод' виробляє склотару для пива, лікеро-горілчаних, винних, коньячних, слабоалкогольних, безалкогольних та сокових напоїв. Стратегічним партнером ВАТ 'Рокитнівський склозавод' є ЗАТ 'Оболонь'. Для Оболоні ми виробляємо пивні пляшки 'Євро-нова' ємкістю 0,5 л. та 'Оболонь спорт' ємкістю 0,33 л. із ексклюзивним надписом даного бренду. Склозавод виготовляє склотару для лікеро-горілчаних виробів, таких як 'Пісня', 'Первак', 'Київ' та 'Наливайко', для компанії 'Гетьман', склопляшки '5 капель', для компанії 'Олімп', горілчані та коньячні пляшки для торгової марки 'Шустов', для торгової марки 'Мягков', а також 'Старий Друже', 'Карат', 'Старий двір', 'Львів-Україна', 'Древньокиївська'.

Споживачами нашої склотари є виробники слабоалкогольної продукції, такі як: ЗАТ 'Оболонь' (напої джин-тонік, бренді-кола та інші), компанія 'Гетьман' (ТМ 'Батон'), 'Харківський ЛГЗ' (ТМ 'Samba' і 'Fantasy'), 'Старий Друже' (ТМ 'Shake'), 'Оболонь' ємкістю 0,275 л., 'Хортиця Рідненька' 0,33 л. Підприємство виготовляє пляшку 'Sprite' ємкістю 0,25 л. для компанії 'Coca-cola' та пляшку для безалкогольних напоїв ЗАТ 'Оболонь'.

Винна склотара виготовляється підприємством для компаній та брендів таких як: 'Котнар', 'Чізай', 'Вінія', 'Коблево', 'Токай', 'Істина в вині', 'Вермут'. Також підприємство може виготовляти пляшки для шампанських виробів в зеленому і прозорому кольорах скла.

ВАТ ' Рокитнівський склозавод' співпрацює із 'Одеським коньячним заводом' (ТМ 'Шустов'), компаніями 'Гетьман', 'Леннокс-Прут' і фірмою 'Таврія' відносно виробництва коньячної склотари.

2.3 Схема технологічного процесу виготовлення скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод'

Схема технологічного процесу виготовлення скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод' зображена на рис. 2.5.

1 етап

Складування сировини. Подача сировини в приймальні бункери.

2 етап

Подача сировини у витратні бункери вагової лінії, дозування компонентів шихти ваговими дозаторами, змішування компонентів шихти в змішувачах, підготовка склобою, змішування склобою з шихтою, зберігання шихти із склобоєм в бункері запасу.

Шихта - це суха суміш матеріалів, які подаються в печі для отримання скломаси. Головне в процесі складання шихти, це відваження компонентів в певних пропорціях і їх перемішування, з метою отримання однорідної маси. Процес приготування шихти автоматизований.

Склад тарного скла призначеного для механізованого вироблення масових виробів, по вмісту основних компонентів можна вважати стабілізованим. Деякі відмінності складів скла пов'язані з видом склотари, способом її виготовлення та призначенням. Можливим є застосування добавок деяких оксидів або зміна їх сполучення для поліпшення експлуатаційних і технологічних властивостей скла.

Приготована шихта повинна забезпечувати отримання зеленого та оливкового скла хімічного складу, який приведено в таблицях 2.1 та 2.2.

Таблиця 2.1 Хімічний склад зеленого скла

Вміст лужних оксидів збільшується при виробленні на видувних автоматичних машинах дрібної склотари місткістю до 200 мл., а також склотари з дрібною різьбою на горлі під гвинтовий ковпачок.

Іноді при формуванні вузькогорлої склотари зменшують вміст MgO до 0,8 - 1,5%. Зменшення вмісту MgO до 0,8 - 1,5% у складі скла знижує схильність скломаси до кристалізації в температурному інтервалі формування, що особливо відчувається в складі скла з підвищеним вмістом Al₂O₃.

Кварцовий пісок являється основним матеріалом для введення в скло SiO₂. Якість кварцового піску визначається вмістом в ньому кремнезему та домішок. Кварцові піски високої якості повинні містити 99 - 99,8% кремнезему та 1 - 0,2% домішок.

Для безкольорового скла найбільш шкідливими домішками є сполучення заліза, які фарбують скло в зелений або жовтий колір. При температурах варіння скла стійкими є дві форми: Fe₂O₃ та FeO, при чому, їх вплив на колір скла різний. Fe₂O₃ надає склу жовтого кольору, а FeO надає синій. Інтенсивність відтінку, який надає двохвалентне залізо у 15 більше ніж трьохвалентне, а причиною появи зеленого кольору є те, що у склі одночасно можуть існувати обидві оксидні форми. В залежності від того, яка форма переважає, скло набуває відповідного жовтувато зеленого, або синювато зеленого кольору Крім сполучень заліза пісок може містити наступні фарбуючи оксиди: Cr₂O₃ та ТІО₂.

У виробництві різноманітних видів склотари дозволяється вміст оксидів заліза в піску (в%):для безкольорової склотари до 0,1 для напівбілої склотари до 0,3.

Для виробництва склотари, особливо пофарбованої в зелений колір, вміст оксидів заліза не нормується та у зв'язку з цим часто використовуються піски, видобуток яких можна організувати неподалік від склозаводу. Розміри зерен піску, та особливо кількісне відношення зерен по розмірам, дуже важливо враховувати при варінні скла. У випадку використання однорідних за розмірами зерен піску досягається рівномірне їх розчинення з утворенням гомогенного розплаву. У виробництві склотари бажано вживати такі кварцові піски, в яких вміст фракції розміром 0,2 - 0,5 мм. складає 85-90%. Бажано вживати дрібний, з гострокутною формою зерен, пісок тому, що в цьому разі значно підвищується швидкість розчинення завдяки збільшенню реакційної поверхні. Це в свою чергу прискорює процес варіння.

Додавання Al₂O₃ в певних кількостях у склад скла підвищує механічну та термічну витривалість, поліпшує кристалізаційні властивості. АІ₂О₃ вводять у склад скла за допомогою технічного оксиду алюмінію, гідрооксиду алюмінію, польових шпатів, каолінів та ін. Крім того можна застосовувати відходи гірничо-збагачувальних фабрик, нефелінового концентратів. Для введення АІ₂О₃ також використовують пегматити.

Матеріали, що утримують кальцій.

Оксид кальцію прискорює реакції силікатоутворення, сприяє полегшенню варіння та освітлення, поліпшує виробку скломаси, підвищує його хімічну стійкість.

Оксид кальцію вводять у скло за допомогою вуглекислих солей кальцію, які містять 56% СаО та 44% СО₂. на підприємствах використовують мінеральні різновиди вуглекислого кальцію. Серед них крейда, вапняк, мармур та вапняковий шпат. В цих мінералах міститься до 90-98% СаСО₃, а все інше -домішки.

Матеріали, що утримують магній.

Оксид магнію сприяє поліпшенню кристалізаційних властивостей скла, зниженню КТР, підвищенню механічної витривалості. При одночасному введенні Al₂O₃ та MgO поліпшується вироблення скла, підвищується його хімічна стійкість.

В якості сировини для введення MgO звичайно використовують доломіт - СаСО₃*MgСО₃ - природній подвійний карбонат кальцію та магнію.

Сировинні матеріали для ведення оксидів лужних металів

Основними матеріалами для введення у скло оксиду натрію є сода та сульфат. У виготовленні скла в якості основного сировинного матеріалу, що містить луги, використовують кальциновану соду, яка містить 58,5 Na₂O та 41,5 СO₂. температура плавлення соди 851⁰С. Технічна сода для виготовлення скла повинна утримувати не менш ніж 95% Na₂СO₃ і не більш ніж 1% Na₂СІ. Сульфат натрію використовують, як замісник соди тому, що він менш дефіцитний і більш дешевий. Для того, щоб полегшити розкладення сульфату і попередити появу лугу, в шихту вводять відновлювач (вуглець) у вигляді вугілля, коксу, антрациту, деревинного вугілля та ін.

Na₂O вводять за допомогою сульфату в кількостях, які залежать від призначення та способу виготовлення склотари. Таким чином, при виготовленні забарвлених пляшок за допомогою сульфату вводиться 30% Na₂O, і виготовленні напівбілих пляшок - 25% Na₂O, у виробництві безбарвних пляшок - 5% Na₂O.

Для виготовлення шихти використовують підготовлені сировинні матеріали.

Сульфат натрію та вугілля відважуються та окремо змішуються. Для зважування сировинних матеріалів використовують вагові лінії. При дозуванні матеріалів використовують, стрічкові живильники, електромагнітні щитки.

Вагове дозування компонентів шихти проводиться на дозуючих лініях, які оснащенні вагами ДВСТ та УЦК-4003 В (п). Точність зважування на цих вагах залежить від межі навантаження. Так, якщо ваги розраховані на зважування до 100 кг., то точність становить 2 кг., а якщо межа зважування сягає 300 кг., то точність знижується до 5 кг. Точність зважування матеріалів дуже важливий чинник якості шихти тому, що за добу виготовляється дуже велика кількість шихти. За добу при співвідношенні шихта-склобій 70:30 в піч завантажується 58 т. шихти та 19,2 т. склобою.

Запас шихти у вигляді перехідного об'єму становить 10 кюбелів.

Барвники (партахром, Fe₂O₃ (пігмент)) важать окремо, в лабораторії, розфасовують у мішечки з щільної тканини. Барвники додають безпосередньо у змішувач, після того, як буде перемішано всі інші компоненти.

3 етап

Подача суміші шихти і склобою в пічне відділення.

4 етап

Завантаження суміші шихти і склобою в скловарну піч завантажувачами. Варіння тарного скла проводиться у проточних ванних печах безперервної дії. Ванна скловарна піч представляє собою складний теплотехнічний агрегат, конструкція якого залежить від способу підігріву, напрямку руху димових газів, способу розділення басейну та полум'яного простору.

Вона складається з робочої камери, пальників, пристроїв для використання тепла димових газів, перевідних клапанів, фундаментів, опор та каркасу. Тип печі-регенеративна, проточна с підковоподібним напрямком вогню. Форма та розміри виробничого басейну прийняті конструктивно із умови розміщення одної машинолінії.

Напрямок руху газів в даній малій регенеративній печі - підковоподібний. Такі печі більш компактні, в них можна більш повно використовувати паливо, забезпечувати потрібну настильність факелу. Однак в цих печах важко регулювати температуру в окремих зонах. Основною вимогою до конструкції високопродуктивних промислових скловарних печей з полум'яним прогрівом - забезпечення високотемпературних режимів варіння скла до 1600-1650⁰С. Цьому повинні відповідати конструкції завантажувальних кишень, газопальникових пристроїв і протоків.

Завантажувальні кишені повинні бути закритими, для попередження вибивання факелу та підсмоктування холодного повітря. Особа увага повинна приділятися до раціонального розміщення факелу та високому ступеню прогріву повітря (до 1400-1450⁰С).

Для завантаження шихти та склобою, піч обладнана двома герметичними завантажувальними кишенями, розміщеним по її боковим сторонам. Варний басейн печі підігрівається природним газом. Для отоплення варного басейну, піч обладнана вісьмома пальниками, розташованими з торцевої стіни ванної печі, протилежній її робочій частині. Видалення димових газів із варильного басейну скловарної печі відбувається через систему димових каналів, оснащених димоповітряними (перевідними) клапанами, поворотними шиберами та металічною димовою трубкою при допомозі основного і резервного димососів ДН-9У.

5 етап

Варіння скломаси в скловарній печі.

Процес варіння скла уявляє собою складний комплекс фізико-хімічних перетворень, явищ тепло та масообміну, в результаті яких сировинні матеріали - шихта перетворюється у розплав - скломасу із визначеними фізико-хімічними властивостями. Шихта під дією високих температур, які виникають під час спалення палива, розплавляється, гомогенізується, охолоджується та поступає на виробляння.

Процес склоутворення протікає в декілька етапів:

Силікатоутворення. До кінця цього етапу у шихті не залишається окремих компонентів. Більшість газоподібних компонентів вже видалено, складові частки перетерпіли ряд фізичних та хімічних перетворень. Між компонентами шихти пройшли всі основні твердофазні реакції і вона являє собою спечену масу, яка складається з силікатів та оксиду кременю.

Склоутворення. Цей етап характеризується тим, що наприкінці етапу скломаса стає прозорою. В ній вже відсутні не проварені частки шихти, адже вона ще пронизана великою кількістю бульбашок та звивин та залишається неоднорідною. Для звичайного тарного скла цей етап скінчається при 1150-1200⁰С.

Освітлення. На цьому етапі скломаса стає менш в'язкою, звільняється від видимих газоподібних включень. Для тарного скла освітлення закінчується при 1400-1500⁰С. В'язкість скломаси при цьому складає близько 10-12

Гомогенізація. Процес гомогенізації дуже важливий. В скловарних печах для тарного скла гомогенізація повинна проходити дуже швидко тому, що виробництво характеризується великими з`ємами.

На цьому етапі скломаса інтенсивно перемішується за допомогою бурління. До кінця цього етапу скломаса звільняється від звивин, стає однорідною. Бурління скломаси стисненим повітрям дозволяє підвищити виробництво печей та покращити якість скломаси.

Охолодження скломаси. В'язкість провареної скломаси дуже низька для виробки виробів. Тому для того, щоб можна було відформувати вироби необхідно знизити температуру приблизно на 200-300?С порівняно з температурами освітлення та гомогенізації. Охолодження скломаси протікає до температури 1200?С для створення необхідної в`язкості при формуванні виробів.

Дуже важливо, щоб під час охолодження не виникало порушення рівноваги між розплавом та газами. В цьому випадку виникають пороки - пузирі та вторинна „мошка', звільнитися від яких практично не можливо тому, що в'язкість скломаси вже висока.

Якщо в процесі обробки сировини, приготування шихти або варива були допущені відхилення, то це відбивається на якості скломаси. Починають виявлятися дефекти скломаси у вигляді появи небажаних відтінків і сторонніх включень - газових, кристалічних, склоподібних.

Температура в полум'яному просторі скловарної печі підтримується:

: у зоні завантаження 1460- 1500 град.

: у зоні максимальних температур 1480 - 1530 град.

: у зоні вироблення 1230 - 1275 град.

6 етап

Формування виробів в склоформуючих машинах типу AL-118-2.

Розплавлене скло поступає в живильники два 8-ми секційних машин типу AL-118-2. Машини комплектуються формами з різною міжосьовою відстанню і пристроями електронної синхронізації. Така комплектація дозволяє забезпечити поєднання високої продуктивності з можливістю швидкої зміни оснащення для виробництва широкого асортименту склотари.

Далі механізм відставника склоформуючої машини переміщує виріб на конвеєр машини.

З конвеєра машини готові вироби переміщаються на поперечний конвеєр біля входу в піч відпалювання, де механізм штовхача встановлює вироби рядами на стрічковий конвеєр печі обпалу.

7 етап

Відпал скляних виробів

В процесі формування виробів розплавлена скломаса, доторкаючись до деталей формокомплекту, швидко охолоджується і затвердіває. Гарячі скловироби торкаються металевих деталей машини (хватки, охолоджуючий стіл, стрічка металевого стрічкового, направляючі бортики) в результаті чого проходить нерівномірне охолодження окремих ділянок виробів і, як наслідок, виникнення внутрішніх напружень в склі, які спричиняють руйнування виробів при охолодженні до температури навколишнього повітря.

Для усунення виниклих, при формуванні, внутрішніх напружень в склі, проводиться відпал виробів. Суть цієї технологічної операції полягає в тому, що виріб нагрівається до температури, близької до температури розм'якшення скла, і витримується при цій температурі протягом часу, необхідного для релаксації (розсіювання) внутрішніх напружень за рахунок зменшення в'язкості скла. Потім вироби треба повільно охолодити до температури приблизно 300єС, не допускаючи великої різниці температур між внутрішніми і зовнішніми шарами скла. Нижче 300єС охолодження виробів можна проводити з великою швидкістю, не допускаючи виникнення тимчасових внутрішніх напружень, перевищуючих границю міцності виробів. Температурний інтервал відпалу (зона відпалу) обмежений верхньою температурою відпалу Тв і нижньою Тн. Верхньою температурою відпалу називається температура, відповідна в'язкості 1012, при якій протягом 3хв. знімається 95% залишкової напруги. Нижня температура відпалу -- температура, відповідна в'язкості 1013'5, при якій за 3 хв. знімається 5% напруги. Тн на 50--150°С нижче Тв (залежно від складу скла), тобто інтервал відпалу рівний 50--150°С.

Процес відпалу виробів можна розділити на декілька послідовних етапів:

- нагрів виробів до температури обпалу (близької до температури розм'якшення скла);

- витримка виробів при температурі обпалу протягом часу, необхідного для релаксації напружень;

- повільне охолодження виробів до температури, нижче якої не виникають залишкові внутрішні напруження;

- швидке охолодження виробів зі швидкістю, при якій не виникають небезпечні тимчасові напруження.

Для відпалу виробів використовуються печі обпалу типу 300/40/7S/G з газовими пальниками чеської компанії Sklostroj Turnov CZ, s.r.o. спільно з бельгійською фірмою Sibille glass.

Піч відпалу безперервної дії являє собою тунель, всередині якого рухається сітчастий конвеєр з відпалюваними виробами. По довжині піч має декілька зон: нагріву і витримки, повільного і швидкого охолодження. В поперечному перерізі піч має канали для руху повітря в склепі, бічних стінках і під сітчастим конвеєром.

Газові пальники розміщені в каналах бічних стінок. Конвекційні вентилятори, встановлені в склепі печі, засмоктують повітря з-під склепу тунелю і продувають його через нагрівачі. Нагріте повітря направляється під сітку конвеєра і, проходячи між скловиробами до склепу, нагріває їх до заданої температури.

Температура в зонах нагріву підтримується в заданих межах автоматично. В зоні нагріву і витримки відбувається ліквідація внутрішніх напружень в склі.

В зоні повільного охолодження нагрівачі відсутні. За рахунок втрат тепла через стінки тунелю по мірі просування виробів до виходу відбувається повільне їх охолодження. Конвекційні вентилятори в зоні повільного охолодження створюють рівномірну температуру по всій ширині тунелю і зменшують перепад температури між внутрішніми і крайніми рядами виробів

Для інтенсифікації охолодження в верхній частині склепу розміщені люки, відкриваючи які можна випускати частину гарячого повітря. В кінці зони охолодження температура виробів повинна знизитись приблизно до 300єС. При виході із закритої частини печі обпалу вироби охолоджуються навколишнім повітрям.

Режим відпалу скловиробів визначається властивостями скла, формою і розмірами виробів, технологією їх виготовлення, конструктивними особливостями печі відпалу. Параметри окремих етапів відпалу (температури, співвідношення 'газ-повітря', тривалість, швидкості нагріву) вибирають виходячи з допустимої для кожного конкретного виробу напруги на основі законів виникнення, розподілу і релаксації напруги.

Печі для відпалу скла класифікують по різних ознаках: по режиму роботи -- печі періодичної дії (камерні) і безперервного (конвеєрні); за джерелами теплової енергії -- газові, на рідкому паливі і електричні; за способом передачі тепла виробам -- прямого нагріву, муфельні і циркуляційні; по напряму руху виробів -- вертикальні і горизонтальні; по конструкції транспортних засобів -- вагонетки, конвеєрні, роликові, з крокуючими механізмами. Всі випалювальні печі мають канал (камеру або тунель), що обігрівається, в який поміщають вироби.

Необхідність строгої підтримки теплового режиму відпалу пред'являє жорсткі вимоги до конструкцій печей відносно рівномірного розподілу температур і їх регулювання.

Термічна обробка виробів в печах відпалу.

Розрахований режим відпалу повинен забезпечити зняття внутрішньої напруги до значень, що гарантують збереження виробів в процесі подальшої обробки і експлуатації.

температура виробів на вході в піч відпалу 540 - 550;

температура виробів на виході 50 - 80

8 етап

Контроль якості продукції

Контроль якості готової продукції здійснюється робітниками цеху і робітниками відділу технічного контролю (ВТК) на відповідність вимогам ГОСТ, ОСТ чи ТУ.

Якість тари - це кінцевий результат всього технологічного процесу. Контроль і випробування продукції проводиться в спеціально відведених приміщеннях з необхідними контрольно-вимірювальними приладами і випробувальним обладнанням.

Візуальний контроль якості продукції проводиться контролерами склоцеху на транспортері візуального контролю, який обладнаний лампами денного світла. Проглядаючи вироби на світлому екрані, контролер зіштовхує з стрічки транспортера вироби, які мають видимі дефекти (камні, крупні бульки, тріщини, посічки, дефекти формування). Дефектні вироби падають на стрічковий транспортер, який подає їх в молоткову дробарку. Вироби, які пройшли візуальний контроль подаються транспортером на пакувальну машину.

Вибірковий контроль виробів по геометричним розмірам, товщині стінок, якості обпалу, опору внутрішнього гідравлічного тиску, термостійкості і зовнішньому вигляду, проводиться робітниками відділу технічного контролю (ВТК) на відповідність вимогам ГОСТ, ОСТ чи ТУ на конкретний вид продукції.

Результати контролю по всім показникам якості записуються в журнали контролю якості готової продукції.

Оперативний контроль якості продукції проводиться майстром контролю кожну годину по кожній машині по всім формам.

При проходженні через брокеражну машину (апарат контролю якості склотари) ведеться статистичний облік склотари (кількість пляшок, які пройшли тестування і які браковані.

9 етап

Упаковка готової продукції в пакети із термостійкої поліетиленової плівки.

Після проходження тестування пляшка надходить до накопичу вального столу, де вона подається роботом-пакувальником (який має вигляд рис.6) до каретки, швидкістю якої керується за допомогою ПЕОМ або ручним способом, яка в свою чергу подає готові скловироби до робота-опалювальної рамки (який має вигляд рис.7), що загортає скловироби в термостійку поліетиленову плівку. Пакети готової продукції, упаковані в поліетиленову плівку, кладуться штабелером на піддон з прокладанням кожного ряду листами картону.

10 етап

Транспортування на склад.

Завантаження і перевезення піддону з упакованою продукцією на склад готової продукції здійснюється автоматичним або тракторним навантажувачем і автомобільним транспортом.

Пакети з продукцією повинні зберігатися в закритих приміщеннях або під навісом. Допускається збереження на відкритих площадках з твердим покривом не більше п'яти місяців.

Транспортування скловиробів, упакованих у пакети на піддонах, проводиться всіма видами транспорту згідно з правилами перевезення вантажу, діючими на даному виді транспорту.

2.4 Опис технологічної та машинно-апаратурної схеми технологічного процесу випалювання (установки), алгоритм його функціонування

Піч випалювання скловиробів наглядно зображена на рис.2.9 та представлена в графічній частині дипломного проекту на листі №1.

Піч випалювання, є складовою частиною лінії для виробництва тарного, листового і інших видів скляної продукції. Піч призначена для управління процесом охолоджування скляних виробів. Її основним завданням є, усунення внутрішньої напруги в склі, що виникла при його формуванні. Піч виготовляється чеською компанією Sklostroj Turnov CZ, s.r.o. спільно з бельгійською фірмою Sibille glass.

Піч оснащена прямим газовим опалюванням, системою охолоджування і плавним регулюванням системи запуску і зупинки агрегату.

Опис устаткування

Піч складається із наступних основних частин:

Вхідна частина

Тунель для теплової обробки

Підігрів

Охолодження

Вихідна частина

Транспортерні столи, привід транспортера, транспортерна стрічка

Внутрішня електропроводка

Газорозподільна система

Вхідна частина складається із дверей, за допомогою яких відбувається регуляція відкриття входу печі, в залежності від висоти прохідних виробів. Висота відкриття дверей вибирається оптимальним способом так, щоб як можна найменша кількість холодного повітря із зовнішнього середовища потрапляла в середину печі, щоб були мінімальними втрати тепла та мінімальна конвекція атмосферного повітря вздовж печі.

Піймання вхідних дверцят виконується ручною лебідкою. Поверх рами цих дверцят розміщені консолі, на яких в підшипниках кочення розміщується вхідний циліндр. Кожух вхідного циліндра виготовлений так, щоб дозволяв видалення накопичених осколків і зупиняв доступу холодного повітря в піч.

Деталі цієї секції, в більшій мірі, виконані із нержавіючої сталі.

Тунель для теплової обробки розділяється на окремі модулі, які називаються секціями.

Металева конструкція секцій зварена із профільного заліза та листового заліза. Теплоізоляція секцій виготовлена із пластин мінеральної вати з термостійкістю до 750С.

Кожна секція представляє собою одну температурно-регульовану зону.

Тунель для теплової обробки складається із 7-ми зон, довжиною по 2,5м. для досягнення наступних функцій:

Зони 1 та 2 - підігрів

Зони 3 та 4 - підігрів та охолодження

Зони 5 та 7 - охолодження

Кожна температурна зона має 1 вентилятор ( за виключенням 1-ї зони, у якої два вентилятори). Вентилятори розміщені в стелі зон і виконують рециркуляцію повітря в замкнутому просторі поперек зони. Всього 8 вентиляторів. Ротор рециркуляційного вентлятора прикріплений до осі двигуна і тому рециркуляційний елемент не потребує постійного обслуговування.

Підігрів. Теплозабезпечення зон відбувається та керується автоматично з використанням системи пропорційного регулювання. Опалювання зон здійснюється за допомогою автоматичних моноблокових газових пальників, продуктивність яких регулюється в широкому діапазоні, тобто два пальники в 1-й зоні і по 1-му пальнику в зонах від 2-ї до 4-ї. Пальники закріплені на бокових стінках печі. Конструкція пальників забезпечує низький рівень шуму, як при запаленні так і при експлуатації.

Кожний пальник власну захисну коробку, яка підтримує робочий цикл і контролює присутність полум'я та його стабільність. Детектування полум'я виконує іонізаційний електрод.

Охолодження. Охолодження рециркуляційного повітря в усіх зонах з охолодженням виконується за допомогою всмоктувального каналу (в зонах 3 і 4), всмоктувального і декомпресійного каналу (в зоні 5), або всмоктувального каналу з вентилятором і декомпресійного каналу (в зонах 6 та 7). Січення всмоктувального і декомпресійного каналів (за виключенням зони 7), регулюється заслінкою, керованою серводвигуном. В зоні 7 січення всмоктувального каналу ставиться вручну, всмоктувальний канал не має дросельної заслінки і кількість повітря, що проходить через цей канал залежить від роботи вентилятора. Залишок гарячого повітря із окремих зон печі виходить декомпресійними каналами.

Процедура обпалу в кожній зоні регулюється мікропроцесорним регулятором на основі величин показів термоелементів.

Вихідна частина складається із вихідних дверцят, покриття та системи доохолодження.

Вихідні дверцята регулюють відкриття виходу печі, в залежності від висоти випускаючої продукції. Положення дверцят вибирається таким чином, щоб в найбільшій степені призупиняти попадання холодного повітря із навколишнього середовища в тунель печі, а також, тепловим втратам та руху внутрішнього атмосферного повітря в поздовжньому напрямку печі. Підіймання вихідних дверцят печі керується ручною лебідкою. Вихідна частина оснащена обдувною системою. Ця система складається із комплекту п'яти радіальних вентиляторів з двигунами, які всмоктують холодне повітря із навколишнього середовища, продуваючи його між скляними виробами і тим самим доохолоджують їх при виході із закритої частини. Дана система сконструйована таким чином, щоб її можна було б розмістити в будь-якому місці вздовж тягового столу.

Транспортерні столи, привід транспортера, транспортерна стрічка. Транспортерні столи підключаються до температурно-регульованому тунелю. Дана піч має три транспортні столи. Перший з них має кожух і систему додаткового охолодження вихідної частини печі. На другому столі має місце система натягу стрічки. Останній стіл містить силовий привідний пристрій транспортерної стрічки. Продукція, що транспортується по столах, вже лише тільки самовільно доохолоджується.

Привід транспортерної стрічки. Група приводу печі розміщена в останньому транспортному столі. Ця група складається з:

- вихідний циліндр діаметром 195мм.

- барабан з гумовим покриттям діаметром 490мм.

- натяжний вал діаметром 273мм.

- коробка передач з електродвигуном

- зірочка, ланцюгове колесо, ланцюг.

Транспортерна стрічка. Для транспортування скляної продукції даної печі була вибрана металева транспортерна стрічка фірми ROTHSTEIN типу 400/8,4/16,8/2,6/2,8/К2400 з температурною стійкістю - до 650С, короткочасно - до 700С. Довжина даної стрічки - 49м.

Внутрішня електропроводка випалювальної печі складається із щита управління і пристроїв, розміщених в окремих секціях.

Щит управління складає:

- силові, вимірювальні та захисні компоненти всередині шкафа

- сигналізуючі, регулюючі, керуючі та вимикаючі компоненти на дверцятах щита.

Таблиця 2.2 Технічні характеристики печі випалювання скловиробів

Номінальна напруга 3 фази, 50Hz, 230/400V (3, 400V)

У таблиці 2.2 приведені технічні характеристики печі випалювання моделі 300/40/ 7S/G.

3. Розрахунок та моделювання автоматизованої системи регулювання

3.1 Вихідні дані для розрахунку

Одним із параметрів, що необхідно підтримувати на заданому рівні в процесі роботи печі для випалювання скловиробів являється швидкість руху стрічки конвеєра, на якій розміщується оброблювана продукція.

Так як на одній склоформуючій машині можна випускати склотару різної модифікації та різного об'єму, замінивши відповідні склоформи, то і відповідним чином необхідно змінювати температурні та швидкісні режими печі випалювання. Для різних пляшок час випалювання коливається від 1 до 1,5 годин.

Відповідно максимальна лінійна швидкість стрічки буде:

;

де L - довжина конвеєра, м;

t_в - час повного циклу випалювання, с.

На рисунку 3.1 показана структурна схема електроприводу конвеєра. Основними її складовими являються:

ПЧ - перетворювач частоти,

АД - асинхронний двигун з короткозамкнутим ротором,

Р - редуктор,

ДШ - давач швидкості.

Рис. 3.1. Структурна схема регульованого електроприводу конвеєра

Для приводу конвеєра використано АД типу 4А132М4У3 з наступними паспортними даними:

Р_2ном=11,0 кВт,

n_о=1500 об/хв.,

J_д=0,04 кг*м²,

s_к=19,5 %,

s_ном=2,8 %,

m_п==2,2

m_м==1,7

m_к==3,0

Конвеєр має довжину 22,8м та ширину 2м. Маса стрічки 1400кг. Маса вантажу 1950кг. Радіус привідного барабана 0,3м. Момент інерції барабану . Маса барабану 120кг.

Ціллю даного розділу є визначення структури системи керування швидкості електроприводу конвеєру та розрахунок параметрів настроювання регулятора.

3.2 Скалярне регулювання швидкості асинхронного двигуна

Функціональна схема системи регулювання швидкості АД при живленні від ПЧ як джерела напруги приведена на рис. 3.2. Тут канал негативного зворотного зв'язку по швидкості містить у собі тахогенератор ТГ як датчик зворотного зв'язку, вузол ₅ підсумовування напруг керування швидкістю АД и_у і зворотного негативного зв'язку по швидкості и_ос, регулятор абсолютного ковзання А5, блок БО обмеження його вихідної напруги и_РС, а також вузол ₃ підсумовування напруги и_РШ і результуючої напруги и_у1 з виходу суматора ₁.

Рис. 3.2. Функціональна схема системи ПЧ-АД зі зворотним зв'язком по швидкості

В міру збільшення навантаження на валу АД (від моменту М₁, до моменту М₂ на рис. 3.3) за рахунок зменшення швидкості АД і, отже, сигналу и_зз збільшується сигнал розузгодження д_s= и_у-и_зз щ₀₀-щs_a, пропорційний абсолютному ковзанню двигуна. Тут щ₀₀ -- задана швидкість ідеального холостого ходу АД, що відповідає вихідному сигналові керування и_у.

Рис. 3.3. Механічні характеристики (а), залежності вихідні напруги і частоти ПЧ (б), а також напруги регулятора швидкості (в) від моменту в системі ПЧ-АД зі зворотним зв'язком по швидкості

щ -- реальна швидкість АД при заданому навантаженні на його валові. При д_s?0 сигнал и_РС на виході регулятора ковзання, сумуючись із сигналом и_у1 = и_у (при І₁<І_1max), за рахунок інтегральної складової передатної функції регулятора А5 забезпечує таке збільшення сигналу керування u_f перетворювачем частоти, при якому частота вихідної напруги ПЧ стає рівної f₁₀(1+s_a). Одночасно зі зміною частоти за рахунок функціонального перетворювача ФП міняється в порівнянні з початковою напругою U₁₀ і вихідна напруга перетворювача U₁ (див. рис. 3.3, б). При цьому швидкість двигуна відновлюється до заданого значення щ₀₀, тобто забезпечується абсолютна жорсткість механічної характеристики АД (лінія 1 на рис. 3.3, а).

При перевищенні максимально припустимого струму статора АД (І₁ І_1max і, відповідно, М М_max), регулятор ковзання повинний бути виключений з роботи, наприклад, шляхом обмеження його вихідного сигналу и_РС на рівні и_РСmax (див. рис. 3.3, в). При цьому вступають у роботу негативні зворотні зв'язки по струму статора з регулятором A3, забезпечуючи за рахунок одночасного зменшення частоти і напруги статора АД до їхніх мінімальних значень f_1min і U_lmin обмеження моменту АД при щ = 0 на рівні М_max (лінія 2 на рис. 3.3, а). Мінімальна синхронна швидкість двигуна щ_0min буде відповідати знаменням f_1min і U_lmin, а механічна характеристика -- лінії 3 (див. рис. 3.3, а).

Стійкість і динамічні показники якості регулювання швидкості АД визначаються вибором параметрів пропорційних і інтегральної складових передатних функцій регуляторів А5 і A3.

3.3 Розрахунок параметрів контуру регулювання швидкості

Рис. 3.4. Структурна схема системи ПЧ-АД зі зворотним зв'язком по швидкості

На рис. 3.4 представлена структурна схема лінеаризованої системи, функціональна схема якої приведена на рис. 3.2, при роботі АД на ділянці механічної характеристики в межах значень абсолютного ковзання s_a < s_x. На схемі прийняті наступні позначення:

в -- модуль твердості лінеаризованої механічної характеристики АД

=

де , - критичний момент,

, - номінальний момент,

- номінальна кутова швидкість двигуна,

- синхронна кутова швидкість двигуна,

s_ном - номінальне ковзання,

Р_2ном - номінальна потужність двигуна.

Т_е -- еквівалентна електромагнітна постійна часу кіл статора і ротора АД, визначається по формулі

=

де щ_0ел.ном - кутова швидкість електромагнітного поля АД при його номінальній частоті живлення f_1ном = 50 Гц (щ_0ел.ном = 2р f_1ном = 314 с^-1). Для АД загальпромислового виконання s 0,05...0,5 (менші значення характерні для потужних двигунів), Т_э = (0,006...0,06) с;

Електромеханічна стала часу визначається наступним чином:

де - сумарний момент інерції приведений до вала двигуна

- передаточне число редуктора

- момент інерції редуктора,

де - момент інерції барабана конвеєра,

m - повна маса конвеєра 1400+1950=3350 кг

m_c - маса стрічки,

m_k - маса конвеєра,

k_пч -- передатний коефіцієнт ПЧ

=

При роботі АД в зоні частот f₁< f_1ном=50Гц і номінальному сигналі керування перетворювачем и_{у.ПЧном} співвідношення ;

Т_ПЧ -- постійна часу кола керування ПЧ, що при високих частотах модуляції вихідної напруги промислових ПЧ (2...50 кГц) не перевищує 0,001с.

Передаточна функція ПІ-регулятора швидкості

.

Передаточна функція ланцюга зворотного зв'язку по швидкості двигуна

.

При номінальному сигналі керування електроприводом, рівному и_з.ш.ном, і відповідної йому номінальної швидкості АД

=

У відповідності зі структурною схемою АД його результуюча передаточна функція стосовно відхилення Дщ₀

При

Де

;

;

Якщо віднести постійні Т₀₂ і Т_ПЧ до малих некомпенсуємих постійних і як оцінку їхнього впливу прийняти Т_м= Т₀₂+Т_ПЧ=0,685+0,001=0,686с, то при настроюванні електропривода на модульний оптимум постійна інтегрування і коефіцієнт передачі пропорційної частини регулятора PШ визначаться відповідно до:

;

.

3.4. Моделювання та оптимізація САР

Для побудови перехідного процесу даної АСР скористаємось програмним забезпеченням, а саме додатком програми Matlab - Simulink. Структурна схема даної АСР буде мати вигляд:

Рис. 3.5. Структурна схема АСР швидкості двигуна

Підставивши в регулятор обчислені значення отримали перехідний процес, що містить коливання та значне перерегулювання (рис. 3.6)

Рис. 3.6. Перехідний процес АСР з розрахованими параметрами регулятора

Для знаходження оптимальних параметрів ПІ регулятора використовуємо програму Matlab. У програмі Simulink, яка є додатком програми Matlab, будуємо математичну модель об'єкта параметри якої необхідно знайти.

Для оптимізації параметрів ми будемо використовувати найбільш поширений та достовірний метод знаходження оптимальних параметрів ПІ регулятора за допомогою використанням пакету NCD-Blockset.

Рис. 3.7. Вікно оптимізації пакету NCD-Blockset

За допомогою даного інструмента можна настроювати параметри нелінійної Simulink - моделі, в якості яких може бути задана будь-яка кількість змінних, включаючи вектори і матриці.

Хід оптимізації контролюється на екрані з допомогою відображення графіка контрольованого процесу і поточних значень функції, що мінімізується.

Після закінчення процесу оптимізації, оптимальні значення параметрів зберігаються в робочому просторі MatLab, в даному випадку, це:

>> Kр = 16,4;

>> Ті = 0.092;

Підставивши ці коефіцієнти у математичну модель побудовану у Matlab отримаєм такий перехідний процес

Рис. 3.8. Оптимізована перехідна характеристика

Визначимо динамічні показники якості регулювання:

w_max=165.4 рад/с - максимальне відхилення регульованої величини,

w_уст=157 рад/с - усталене значення регульованої величини,

- перерегулювання,

t_p=3c - час регулювання.

Висновок: параметри якості перехідного процесу задовольняють вимогам до систем автоматичного регулювання.

4. Розробка системи автоматизації

4.1 Аналіз існуючої системи автоматизації та оцінка її рівня автоматизації

В результаті аналізу технологічного процесу випалювання скловиробів було виявлено, що функціональна схема автоматизації процесу випалювання скловиробів помітно застаріла, і обладнання яке використовується в технологічному процесі морально застаріло. Крім того значні втрати виникають в результаті неекономного використання сировини. Багатьох несприятливих факторів можна уникнути в результаті створення більш сучасної ФСА, яка забезпечить точне керування параметрами технологічного процесу.

На даний час технологічний процес керується автоматизованою системою МЛ-511. Порівняно з новітніми технологіями вана являється застарілою, тому її подальше впровадження є недоцільним. За таких умов впровадження новітньої системи регулювання є бажаною.

Функціональна схема автоматичної системи керування (АСК), що розробляється наведена на листі №2 графічної частини проекту.

Особливістю АСК, що пропонується є часткова заміна морально застарілого обладнання на більш сучасне, а саме застосування промислового контролера 'Lagoon^®', а також перехід на централізований облік технологічного процесу. Децентралізоване керування здійснюється за допомогою мікропроцесорних засобів - контролера та комп'ютера, що дозволить архівувати важливі параметри на протязі певного часу, покращити якість керування, зв'язати керування частинами процесу в одне ціле і скоротити кількість обслуговуючого персоналу.

Проаналізувавши структурні схеми взаємозв'язку параметрів, типові схеми автоматизації та вимоги технологічного регламенту необхідно визначитись з контурами вимірювання, сигналізації, захисту, блокування та регулювання. Визначаючи дані контури необхідно врахувати, що система автоматизації повинна задовольняти всі вимоги технологічного процесу, та створювати безпечні умови для роботи працівників.

Для спостереженням за ходом випалювання потрібно забезпечити виведення даних про протікання технологічного процесу. Заміна ручного керування дискретним, введення захисту, автоматичного блокування, дозволить усунути помилки оперативного персоналу і покращити функціонування в цілому.

Введення запропонованої АСК забезпечить зниження витрат сировини, при більш точному дотриманні параметрів технологічного процесу зросте продуктивність виробництва склотари за рахунок того, що покращиться якість продукції, що у свою чергу призведе до зменшення не менше як на 1% бракованої продукції. Зменшиться кількість небезпечних та надзвичайних ситуацій, час планових та позапланових ремонтів, призведе до покращення умов праці персоналу за рахунок зменшення перебування людей в зонах посиленої дії шкідливих для організму людини чинників.

4.2 Значення контрольованих та регульованих параметрів

Для побудови функціональної схеми автоматизації необхідно знати, які параметри технологічного процесу потрібно регулювати, сигналізувати та контролювати. Для цього необхідно скласти карту технологічних параметрів. Карта технологічних параметрів складається на основі вивчення суті фізичних процесів, що протікають в апаратах. Детально процес відпалювання скловиробів в скляному виробництві був описаний у другому розділі.

На технологічній карті показані параметри, які контролюються у наступних апаратах і обладнанні:

Піч випалювання, секція 1, секція 2, секція 3, секція 4, секція 5, секція 6, секція 7, секція 10.

Значення контрольованих і регульованих параметрів для печі випалювання та її складових секцій наведено в графічній частині на листі №8.

4.3 Функціональна структура (схема автоматизації) системи управління окремих секцій печі та її опис

На основі технологічної карти параметрів та технологічної схеми автоматизації розробляється функціональна схема автоматизації.

Схема автоматизації повинна забезпечити всі вимоги і функції, які передбачені в технологічній карті.

Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є документом, що показує функціональну і блокову структуру систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення об'єкта керування приладами і засобами автоматизації. На функціональній схемі дано спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації і керування, які зображенні умовними позначеннями за діючими стандартами, а також лінії зв'язку між ними.

Функціональна схема автоматизації технологічного процесу випалювання скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод' складається з 15 контурів регулювання та 1 контуру контролю. Регулювання та контроль за технологічним процесом реалізовано на базі промислового контролера 'Lagoon^®', а проект автоматизації розроблений в SCADA-системі Trace Mode. Сигнали з давачів подаються на клемно-блочні з'єднувачі модулів нормування аналогових сигналів, після обробки та перетворення клеми виводу дискретних сигналів сигнали керування подаються на ВМ.

Схема автоматизації технологічного процесу випалювання скловиробів передбачає:

1) 15 контурів регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації параметрів:

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 1 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 2 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 3 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 4 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 5 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 6 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації температури в 7 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації, блокування подачі газу в пальники 1 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, блокування подачі повітря в пальники 1 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації, блокування подачі газу в пальник 2 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, блокування подачі повітря в пальник 2 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації, блокування подачі газу в пальник 3 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, блокування подачі повітря в пальник 3 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, реєстрації, сигналізації, блокування подачі газу в пальник 4 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, блокування подачі повітря в пальник 4 секції печі випалювання;

- автоматичного регулювання, блокування швидкості стрічкового конвеєра.

2) 1 контур контролю параметрів:

- автоматичного контролю витрати газу в загальному газопроводі.

Детальний опис контурів

Головним в підтримці встановленої температури кожної секції є регулювальний контур, який складається із давача температури (термопара марки ТХА/1-2088-12Х18Н10Т) і активних елементів (пальника, сервоприводи клапанів охолодження, вентилятори керуючого охолодження), які відрізняються від інших в залежності на числі (номеру) секції.

Кожна замкнута охолоджуюча секція включає в себе рециркуляційний вентилятор для забезпечення рівномірного розподілу підігріву в усій секції. Рециркуляційний вентилятор має власний захист моторним стартером і керування кнопкою „старт' або „стоп'. Якщо відключений контактор рециркуляційного вентилятора, то запал пальника відповідної секції заблоковано.

Секція 1.L, 1.R,2 - підігрів

Включає один регулюючий контур. В контурі знаходяться термопара, яка вимірює температуру. В головці термопари знаходиться перетворювач струму, який підвищує якість передуючого сигналу в 8-канальний вводу сигналу з термопари І-7018. Контролер повинен проводити аналіз вимірюваних величин, порівнювати їх з заданими, і на основі результатів керувати газовим пальником.

Робота пальника заблокована:

- якщо не включений привод транспортерної стрічки або несправний

- якщо не ввімкнений відповідний рециркуляційний вентиль

- якщо нема запиту на температуру

- якщо температура підвищилась або понизилась під рівень встановленої аварійної величини

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки.

На дверцятах щита управління вмонтовані лампочки, які сигналізують експлуатаційний та несправний стан пальників.

Секція 3,4 - підігрів, охолодження

Включає один регулюючий контур. В контурі знаходиться термопара, яка вимірює актуальну температуру. В головці термопари знаходиться перетворювач струму, який підвищує якість передуючого сигналу в 8-канальний вводу сигналу з термопари І-7018. Контролер повинен проводити аналіз вимірюваних величин, порівнювати їх з заданими, і на основі результатів керувати газовим пальником та сервоприводом клапанів охолодження.

Робота пальника заблокована:

- якщо не включений привод транспортерної стрічки або несправний

- якщо не ввімкнений відповідний рециркуляційний вентиль

- якщо нема запиту на температуру

- якщо температура підвищилась або понизилась під рівень встановленої аварійної величини

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки.

Робота сервоприводом клапанів охолодження заблокована:

- якщо пальник працює

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки.

На сигналізаційній панелі вмонтовані лампочки, які сигналізують експлуатаційний та несправний стан пальників, а також відкриття та закриття клапанів охолодження.

Секція 5 - охоложження

Включає один регулюючий контур. В контурі знаходиться термопара, яка вимірює актуальну температуру. В головці термопари знаходиться перетворювач струму, який підвищує якість передуючого сигналу в 8-канальний вводу сигналу з термопари І-7018. Контролер повинен проводити аналіз вимірюваних величин, порівнювати їх з заданими, і на основі результатів керувати сервоприводом клапанів охолодження.

Секція 6,7 - охолодження + кероване охолодження

Включає один регулюючий контур. В контурі знаходиться термопара, яка вимірює актуальну температуру. В головці термопари знаходиться перетворювач струму, який підвищує якість передуючого сигналу в 8-канальний вводу сигналу з термопари І-7018. Контролер повинен проводити аналіз вимірюваних величин, порівнювати їх з заданими, і на основі результатів керувати газовим сервоприводом клапанів охолодження та вмикати вентилятор керуючого охолодження на основі необхідних величин температури.

Робота сервоприводом клапанів охолодження заблокована:

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки.

Робота вентиляторів керуючого охолодження заблокована:

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки

- закриття відповідного клапана охолодження

На сигналізаційній панелі вмонтовані лампочки, які сигналізують повне відкриття, закриття клапанів охолодження та несправність вентиляторів керуючого охолодження.

Секція 8

Секція не включає електричні пристрої.

Секція 9

Секція не має регулюючої петлі. На секції встановлені 5 вентиляторів швидкого охолодження МА9.1-МА9.5. Кожний вентилятор має свій захист моторним стартером і керується контролером. Вихід із строю кожного моторного стартера сигналізується на дверцятах розподільчого щита (миготіння лампочки жовтого кольору на світловій панелі).

Секція 10

Включає в себе двигун привода транспортерної стрічки, що керується частотним перетворювачем.

Привод можна вмикати кнопкою „старт' і вимикати кнопкою „стоп', які знаходяться на передній панелі щита управління.

Робота привода заблокована:

- несправність живлення щита управління, активація аварійної зупинки

- аварійним реле перетворювача (на основі виду несправності)

- роботою двигуна привода охолодження.

4.4 Вибір та обґрунтування структури системи управління та комплексу технічних засобів

4.4.1 Характеристика приладів, що використовуються в процесі

Перетворювач частоти 'Delta Electronics' моделі VFD150B43А

Короткий опис і призначення

Перетворювач частоти моделі VFD150B43А (рис. 4.1.) призначений для управління швидкістю обертання трифазних асинхронних двигунів, потужністю до 15кВт. Рекомендуються для застосування в устаткуванні що вимагає підтримки високої точності швидкості обертання із застосуванням датчиків швидкості. Завдяки високій функціональності перетворювач частоти даної серії використовуються для вирішення широкого спектру завдань автоматизації: стругальні верстати, штампувальні преси, прокатні стани, кранове устаткування, в'язальні машини, стрічкові конвеєри, ліфти і так далі

Функціональні можливості:

1. Можливість винесення пульта управління.

2. Автоматичне енергозбереження при роботі з насосами і вентиляторами.

3. Вольт-частотний і векторний алгоритми управління. При векторному управлінні:

· діапазон регулювання швидкості обертання в межах 1:40 при M-const;

· у розімкненій системі (без датчика зворотного зв'язку за швидкістю) точність підтримки швидкості в межах ± 3% при зміні моменту навантаження до 90% від номінального;

· у замкнутій системі (з датчиком зворотного зв'язку за швидкістю) точність підтримки швидкості в межах ±0.05% при зміні моменту навантаження до 90% від номінального;

· забезпечується 150% номінального моменту, починаючи з Fвих = 1Гц.

4. Автоматичне підхоплення швидкості двигуна, що обертається.

5. Автоматичний підйом початкового пускового моменту і компенсація ковзання.

6. Вбудований регулятор ПІД для ефективної роботи приводу в замкнутій системі автоматичного регулювання, наприклад, по тиску або витраті в системах тепло- і водопостачання.

7. Вбудований програмований контролер (ПК).

8. Задання швидкості сумою окремих аналогових сигналів управління з можливістю перемикання між ними.

9. Автоматичне покрокове управління з програмованим часом кроку/циклу і вибору однієї з 15 заданих частот обертання.

10. Можливість роботи з цифровим датчиком швидкості - інкрементальним енкодером (з використанням плати розширення PG02 (опція), легко встановлюваною всередину перетворювача).

11. Вбудований лічильник імпульсів із зовнішнього датчика.

12. Функція простого позиціонування.

13. Вбудований дросель шини постійного струму

14. Можливість управління трьома додатковими електродвигунами.

15. Незалежне задання і вибір 4-х часів розгону/гальмування.

16. Режим автоматичного вибору найменшого часу розгону і гальмування.

17. Вбудований послідовний інтерфейс RS-485 (протокол Modbus) із швидкістю передачі до 38 400 бод.

18. Входи управління:

· 11 дискретних входів (з них, 6 багатофункціональних програмованих).

· 3 аналогових входу (4.20мА, 0.10В -10.+10В).

19. Керуючі виходи:

· 1 релейний.

· 1 програмований аналоговий вихід.

· 1 імпульсний вихід з частотою імпульсів пропорційній вихідній частоті.

· 1 оптотранзисторний.

Таблиця 4.1. Технічні характеристики

Загальна схема підключення VFD150В43А:

Примітки:

Дана схема не є готовою для практичного використання, а лише показує призначення і можливі з'єднання клем і вихідні ланцюги перетворювача частоти.

На рис. 4.2 показане підключення до трифазного джерела живлення.

На малюнку показане з'єднання дискретних входів по схемі NPN (загальний DCM). При з'єднанні по схемі PNP загальним буде термінал '+24V' і перемикач Sw1 треба буде встановити в положення 'Sourse'.

Габаритні розміри

Умови транспортування, зберігання та експлуатації

Перетворювач частоти повинен зберігатися в заводській упаковці. Щоб уникнути втрати гарантії на безкоштовний ремонт, необхідно дотримувати умови транспортування зберігання і експлуатації перетворювача:

Умови транспортування:

· температура середовища - в діапазоні від - 20 до + 60°С;

· відносна вологість - до 90% (без утворення конденсату);

· атмосферний тиск - від 86 до 106 кПа;

· допустима вібрація - не більше 9,86м./сек на частотах до 20 Гц і не більш 5,88 м/сек на частотах в діапазоні від 20 до 50 Гц.

Умови зберігання:

· зберігати в сухому і чистому приміщенні за відсутності електропровідного пилу і частинок;

· при температурі середовища від мінус 20 до -60°С;

· при відносній вологості до 90%.(без утворення конденсату);

· при атмосферному тиску від 86 до 106кПа;

· не зберігати в умовах, що сприяють корозії;

· не зберігати на нестійких поверхнях;

· термін зберігання перетворювача без необхідності електротренування електролітичних конденсаторів - не більше 1 року. При більш довгочасному зберіганні перед включенням необхідно провести формування конденсаторів ланцюга постійного струму.

Умови експлуатації:

· сухе закрите приміщення;

· відсутність прямого попадання бризок і випадання конденсату вологи (після знаходження ПЧ під мінусовими температурами, з метою усунення конденсату, необхідно витримати перетворювач при кімнатній температурі протягом декількох годин до подачі на нього живлячої напруги);

· відсутність дії прямим сонячних променів і інших джерел нагріву;

· відсутність дії агресивних газів і пари, рідин, пилоподібних частинок і т.д.;

· відсутність струмопровідного пилу і частик;

· відсутність вібрацій і ударів;

· відсутність сильних електромагнітним полів з боку іншого устаткування;

· робоча температура - від мінус 10 до + 40°С;

· відносна вологість повітря - до 90% (без утворення конденсату та обмерзання);

· атмосферний тиск - 86 - 106 кПа;

· висота над рівнем моря - до 1000 м;

· допустима вібрація - не більш 9,86м/сек на частотах до 20 Гц і не більш 5,88 м/секна частотах в діапазоні від 20 до 50 Гц.

Для забезпечення нормального теплового режиму перетворювача частот, його необхідно встановлювати у вертикальному положенні (допускається відхилення від вертикалі до 5° у будь-яку сторону), забезпечивши вільну конвекцію повітря в повітряному коридорі: з боків - не менше 50 мм, - зверху і знизу - не менше 150 мм. Відстань від передньої панелі до передньої стінки шафи - не менше 50 мм. Якщо шафа не передбачає вентиляційних отворів для вільного конвективного руху повітря або не має примусового охолодження, то розмір шафи і її компоновка визначаються виходячи із забезпечення допустимого теплового режиму експлуатації перетворювача частоти.

Витратомір ультразвуковий 'Расход-7'

Призначений для вимірювання миттєвої та сумарної витрати води, а також інших однофазних рідин, притікаючи повним розрізом в напірних трубопроводах.

Переваги та особливості:

'Расход-7' не має рухомих зношуючих частин, не перекриває розрізу трубопроводу, миттєво реагує на зміну витрати, має високі метрологічні показники, надійний і зручний в експлуатації, має різні вихідні сигнали, легко функціонує з сучасною вимірювальною технікою. Наділений приладом автономного контролю збою в роботі приладу. Його показники не залежать від параметрів вимірювального середовища.

Опис:

Прилад складається з приладу вимірювального, перетворювача витрати і лінії зв'язку між ними(два кабеля типу РК-50). Лічильник виготовляється на діаметри від 10 до 200 мм з патрубком, на якому встановлені п'єзоелектричний перетворювач. На діаметри труб від 250 до 1400 мм лічильник виготовляється без патрубку і комплектується тільки двома п'єзоелектричними перетворювачами, які врізаються безпосередньо на трубопроводі.

Таблиця 4.2 Технічні характеристики 'РАСХОД-7'

Термопара ТХА/1-2088-12Х18Н10Т

Найбільш масовими типами термопар у промисловості є термопара хромель-алюмель (на Заході застосовується схожа термопара хромель-константан, тип Е).

Термопара термоелектрична хромель-алюмелєєва ТХА/1-2088-12Х18Н10Т призначена для вимірювання температури рідких і газоподібних неагресивних і слабо агресивних середовищ, а також твердих тіл, що не руйнують захисну арматуру.

Термопара хромель-алюмель володіє найбільшою диференціальною чутливістю з усіх промислових термопар, застосовується для проведення точних вимірів температури, а також для виміру малих різностей температур. Термопарам властива винятково висока термоелектрична стабільність при температурах до 800-900°С, обумовлена тим, що зміни термо-ЕРС хромелевого і алюмелєєвого термоелектродів спрямовані в ту саму сторону і компенсують один одного.

Термопари хромель-алюмель призначені для виміру температури в окисних і інертних середовищах. Вміст кисню в окисній атмосфері повинен бути не менше декількох відсотків чи його присутність повинна бути практично виключена. В атмосфері, що містить менше 2-3% (об'емних) кисню в хромелі різко підсилюється селективне окислювання, що веде до істотного зменшення термо-ЕРС хромеля, а інтеркристалічний характер корозії -- до крихкості. Тривале перебування у вакуумі при високих температурах сильно зменшує термо-ЕРС хромеля внаслідок випаровування хрому.

Для вимірювання температури пічних газів беремо термопару ТХА/1-2088-12Х18Н10Т,конструктивне виконання і технічні характеристики якої приведені у таблиці 4.3 та таблиці 4.4 відповідно

Таблиця 4.3

Таблиця 4.4 Технічні характеристики термопари ТХА/1-2088-12Х18Н10Т

Опис

Теплочутливим елементом датчика є одне чи два вимірювальних опори, покладених у ніжці вимірювального вкладиша, що внутрішньою проводкою приєднані до клемнику голівки типу В згідно DIN. Для одержання сигналу використовується зміна величини опору в залежності від зміни температури. Давач монтуються за допомогою кріпильного нарізного сполучення в гільзу, у чи прямої приварний патрубок на трубопроводі і т.п. Технічний ресурс термопар складає кілька десятків тисяч годин. Недолік -- висока чутливість до деформації.

4.4.2 Технічні засоби автоматизації контролера

ACE-540A Промислове джерело живлення змінного струму, вихід+24В/2А

Основні характеристики:

Тип джерела живлення: змінного струму

Вихідна потужність: 48Вт

Вихідні напруги: +24В

I-7017 8-канальний модуль аналогового вводу з ізоляцією

Основні характеристики:

Конструкція: модуль з послідовним інтерфейсом;

монтаж на DIN рейку;

пластиковий корпус;

каналів аналогового вводу (всього):8

I-7018 8-канальний модуль вводу сигналу з термопари

I-7024 4-канальний модуль аналогового виводу, 12 біт ЦАП, ізоляція

Основні характеристики:

конструкція: модуль з послідовним інтерфейсом;

монтаж на DIN рейку;

пластиковий корпус

каналів аналогового виводу: 4

I-7060 Модуль дискретного 4-канального вводу і 4-канального виводу з ізоляцією

Основні характеристики:

конструкція: модуль з послідовним інтерфейсом;

монтаж на DIN рейку;

пластиковий корпус;

каналів дискретного вводу (всього):4

каналів дискретного виводу (всього): 4

Lagoon-3140 PC-сумісний промисловий контролер AMD188ES

40МГц, 512кб Flash, 256кб SRAM, 2xRS232, 1xRS485, 1xRS232/485, система програмування Trace Mode

Основні характеристики:

конструкція: пластиковий корпус

спосіб монтажу: монтаж на DIN рейку, монтаж на стіні

тип процесора: AMD188ES

4.5 Передавання інформації в мережі верхніх рівнів АСУТП

Розглянемо ієрархію хіміко-технологічних систем. Будь-яке хімічне виробництво являє собою послідовність трьох основних операцій: підготовки сировини, власне хімічного перетворення і виділення цільових продуктів. Ця послідовність операцій втілюється в єдину складну хіміко-технологічну систему (ХТС). Сучасне хімічне підприємство (комбінат або завод) як система великого масштабу складається з великого числа взаємозалежних підсистем, між якими існують відносини співпідпорядкованості, що мають вид ієрархічної структури з трьома основними ступенями (рис. 4.5). При цьому системи, що відносяться до більш низької ступені ієрархії і діючи спільно, виконують усі функції підсистеми, що належить наступній, вищій ступені ієрархії. Кожна підсистема хімічного підприємства являє собою сукупність хіміко-технологічної системи і системи автоматичного керування, що діють як одне ціле для одержання заданого продукту або напівпродукту.

Першу, нижчу ступінь ієрархічної структури хімічного підприємства утворюють типові процеси хімічної технології (механічні, гідродинамічні, теплові, дифузійні і хімічні процеси) у визначеному апаратурному оформленні і локальні системи керування ними. Кожен типовий процес в апаратурному оформленні і взаємозалежній сукупності типових процесів розглядають як систему або підсистему, що має деякі входи і виходи.

При аналізі функціонування систем вхідні перемінні розділяють на: збурюючі і керуючі впливи. Збурюючі перемінні, що є кількісною характеристикою зовнішніх і внутрішніх збурювань, яким піддана будь-яка система (зміна витрати і складу сировини, температури в апаратах і т.п.), прагнуть протидіяти цілеспрямованому протіканню процесів, відхиляючи них від заданого напрямку. Щоб при функціонуванні системи вихідні перемінні відповідали заданим (цільовим) значенням і не відхилялися від їх під впливом збурюючих перемінних, на систему необхідно впливати за допомогою керуючих перемінних -- кількісних характеристик керуючих впливів системи (наприклад, зміна витрати, складу або інших характеристик вихідної сировини). На нижній ступені ієрархії хімічного підприємства відбувається структурне збагачення інформації, що характеризує функціонування підсистеми, а задачу керування підсистемами в основному зводять до локальної стабілізації технологічних параметрів типових процесів шляхом створення систем автоматичного регулювання (САР).

Для ефективного рішення задач другого і третього рівнів необхідна оперативна підготовка математичного опису (зіставлення математичних моделей) складних і різноманітних процесів, що протікають в окремих апаратах першої ступені ієрархії. Оперативна, тобто потребуючої мінімальної витрат часу і засобів, підготовка математичних описів хіміко-технологічних процесів обумовлює необхідність максимальної формалізації й автоматизації самої процедури складання математичних моделей, що описують той або інший процес, і згортання математичних моделей у так звані модулі, що дозволяють здійснювати їхнє стикування при рішенні задач другого і третього рівнів ієрархії. Сукупність прийомів, методів і засобів такої формалізації складає систему автоматизованого проектування (САПР). Ця система реалізується за допомогою сучасних засобів обчислювальної техніки, використовуваної не тільки на етапі рішення готових систем рівнянь, але і на стадії формування математичних моделей процесів і керування процесами.

Основу другої ступені ієрархії хімічного підприємства складають агрегати, комплекси і т.д. і автоматизовані системи керування технологічними процесами (АСУТП). Під агрегатом будемо розуміти взаємозалежну сукупність окремих типових технологічних процесів і апаратів, при взаємодії яких виникають статистично розподілені за часом збурювання, їхня наявність підтверджує існування стохастичних взаємозв'язків між вхідними і вихідними перемінними підсистем. Унаслідок створення нових високо інтенсивних технологічних процесів, агрегатів великої одиничної потужності і реконструкції діючих підприємств із метою оптимізації процесів виникли принципово нові, науково-технічні задачі, що не приходилося вирішувати раніше: це організація роботи хімічних виробництв і агрегатів в оптимальних режимах по економічних і енерготехнологічних показниках з енергозамкнутими технологічними потоками і виключенням шкідливих викидів у навколишнє середовище; передача функцій керування самому агрегатові через оптимальну організацію матеріальних і енергетичних потоків в агрегаті, тобто додання структурі агрегату кібернетичної організації; забезпечення надійності функціонування агрегату.

Особливість другої ступені ієрархії хімічних виробництв - сполучення енергетичних і хімічних вузлів у єдину енерготехнологічну систему, що здійснює рекуперацію хімічної енергії. Проведення процесу в агрегатах великої одиничної потужності дозволяє збільшити питому продуктивність апаратів, скоротити видаткові норми і зменшити забруднення повітряного і водного басейнів. У зв'язку з застосуванням енерготехнологічних систем зростають складність і твердість зв'язків між апаратами, що вимагає використання керуючих електронних обчислювальних машин. Тільки при цій умові можна домогтися стійкої і надійної роботи схеми, зниження імовірності аварійних зупинок і ведення технологічного процесу у високоефективному оптимальному режимі. На даній ступені ієрархії при керуванні підсистемами виникають задачі оптимальної координації роботи апаратів і оптимального розподілу навантажень між ними. Для їхнього рішення залучаються принципово нові методи декомпозиції й агрегації підсистем, топологічний аналіз на основі теорії графів, евристичне моделювання й ін. Третя, вища ступінь ієрархічної структури хімічного підприємства - це системи оперативного керування сукупністю цехів, а також організації виробництва, планування запасів сировини і реалізації готових продуктів, або автоматизована система управління підприємством (АСУП). На цій ступені ієрархії виникають задачі ситуаційного аналізу й оптимального керування всім підприємством, для рішення яких застосовують математичні методи системотехнік - лінійне програмування, теорію інформації, дослідження операцій, теорію масового обслуговування та ін.

Рис. 4.5. Ієрархія хімічного підприємства:

I - рівень типових хіміко-технологічних процесів (механічних, гідродинамічних, теплових, дифузійних, хімічних) і локальні системи стабілізації й автоматичного регулювання; II - рівень агрегатів, комплексів (АСУТП); III - рівень систем оперативного керування цехами, а також організація виробництва, планування запасів сировини, реалізація готових продуктів і напівпродуктів (АСУП).

4.5.1 Загальна частина АСУТП

При виборі технічної структури і технічних засобів АСУТП були враховані наступні вимоги:

1. повнота реалізації усіх функцій діючої системи і забезпечення можливості їхнього розширення;

2. забезпечення вимог по надійності, точності і швидкодії;

3. порівняно низька вартість;

4. максимальне використання технічних засобів, експлуатованих в існуючій системі (датчики, перетворювач, виконавчі механізми, лінії зв'язку).

АСУТП являє собою сукупність самостійних систем контролю і керування п'яти стадій, що вирішують аналогічні задачі.

На нижньому рівні в складі АСУТП кожної стадії організоване автоматизоване робоче місце оператора-технолога, оснащене двома робітниками-станціями, що забезпечує незалежний контроль і керування технологічним процесом стадії.

Прийом інформації з об'єкта і видачу керуючих впливів забезпечують мікропроцесорні контролери.

4.5.2 Основні проектні рішення по технічному забезпеченню АСУТП

Введення в систему аналогової інформації виробляється від існуючих датчиків з уніфікованим вихідним сигналом, окрім здавачів температури. Вивід керуючих сигналів виробляється через існуючі електропневмоперетворювачі до них.

У розроблювальну систему введена вся аналогова інформація, що в існуючій системі виводилася оперативному персоналові в ЦПУ на локальних засобах автоматично (безперервний контроль на показуючих і реєструючих приладах або контроль по виклику на ПОУ).

Об'єм дискретної інформації, що вводиться, забезпечує рішення задач контролю стану системи захисту, запірної арматури і роботи насосів, вентиляторів (система захисту залишається функціонувати на локальному рівні) і представлений у таблицях вводу дискретних сигналів.

Дискретні сигнали у виді 'сухих контактів' надходять від існуючих шаф введення і приєднань, куди вони подаються від існуючих електроконтактних пристроїв, а також від реле шаф блокувань. Склад сигналів, що надходять із шаф блокувань, даний у принципових схемах введення дискретних сигналів.

Введення сигналів низького рівня (СНР) і середнього рівня (ССР) як контрольованих, так і регульованих, вивід аналогових сигналів керування, введення і вивід дискретних сигналів здійснюється контролерами.

Підключення сигналів до контролерів забезпечується пристроями зв'язку з об'єктом (кросові модулі введення-виведення інформації).

4.6 Розробка проекту АСКТП в TRACE MODE

4.6.1 Загальні відомості про SCADA-систему Trace Mode

SCADA-система Trace Mode призначена для розробки великих розподілених АСУ ТП широкої сфери застосування. Дана система створена в 1992 році фірмою AdAstra Research Group Ltd (Росія) і до теперішнього часу має більш ніж 5000 інсталяцій. Системи, які розроблені на базі Trace Mode працюють в енергетиці, металургії, нафтовій, газовій, хімічній і іншій галузях промисловості та в комунальному господарстві.

Trace Mode - заснована на інноваційних, що не мають аналогів, технологіях. Серед яких: розробка розподіленої АСУТП як єдиного проекту, автопобудова, оригінальні алгоритми обробки сигналів і керування, об'ємна векторна графіка мнемосхем, єдиний мережевий час.

Trace Mode - це перша інтегрована SCADA- і softlogic-система, що підтримує наскрізне програмування операторських станцій і контролерів за допомогою єдиного інструменту.

Основні функції SCADA-системи Trace Mode:

· модульна структура - від 128 до 64000х16 I/O;

· кількість 'тегів' необмежена;

· мінімальний цикл системи рівний 0.001 с;

· відкритий формат драйвера для зв'язку з будь-якими ПЗО;

· відкритість для програмування (Visual Basic, Visual C++ і т.д.);

· вбудовані бібліотеки з більш ніж 150 алгоритмами обробки даних і керування, в т.ч.: фільтрація, PID, PDD, нечітке, адаптивне, позиційне регулювання, ШІМ-модуляція, керування пристроями (клапан, заслінка, двигун і т.д.), статистичні функції і довільні алгоритми та ін.

Принцип автопобудови полягає в автоматичній генерації баз каналів операторських станцій і контролерів, що входять у проект АСУТП на основі інформації про кількість точок введення (виведення), номенклатурі використовуваних контролерів і ПЗО, наявності і характеру зв'язків між ПК і контролерами.

В Trace Mode реалізовані наступні процедури автопобудови:

· автопобудова баз каналів для зв'язку з ПЗО в РС-контролерах - автоматичне формування баз каналів кожного контролера і його настроювання на ПЗО, в основі чого лежить інформація про кількість і марку РС-контролерів, використаних у проекті. Технологія автопобудови підтримується в контролерах Lagoon-3140 PC, Micro PC, Круїз, МФК, MIC2000, ADAM5000, Логіконт S-200, Advantech PCL та ін.;

· автопобудова баз каналів для зв'язку зі звичайними контролерами - автоматичне генерування бази каналів операторських станцій і настроювання на найбільш розповсюджені в Україні контролери (наприклад Реміконт, Ломіконт, Ш-711, ТСМ, ЭК-2000, ADAM 4000, ADAM5000, Allen Bradley, Siemens і ін.);

· автопобудова зв'язків між вузлами: 'ПК-ПК', 'ПК-контролери' - автоматичне створення, підтримка і відновлення комунікацій (наприклад мережевих, RS-232/485, Profibus і т.д.) між вузлами розподіленої АСУТП;

· автопобудова при імпорті баз технологічних параметрів.

При роботі в реальному часі технологія автопобудови простежує зміни бази каналів на різних вузлах розподіленої АСУ ТП (на операторських станціях і в контролерах), автоматично проводить необхідні зміни. Так, наприклад, якщо додати (видалити) давач, Trace Mode автоматично додасть (видалить) і настроїть канали на усіх вузлах розподіленої АСУ.

В редакторі бази каналів Trace Mode створюється математична основа системи керування: описується конфігурація всіх робочих станцій, контролерів і пристроїв зв'язку з об'єктами, узгоджуються інформаційні потоки між ними. Тут же описуються вхідні і вихідні сигнали, їх зв'язок з пристроями збору інформації і керування, задаються періоди опитування чи формування сигналів, настроюється закони первинної обробки технологічної інформації і керування, встановлюються технологічні границі, структура математичної обробки даних. В даній підсистемі настроюються умови збереження технологічної інформації в архівах і настроюються параметри мережевого обміну в рамках апаратних засобів АСУТП.

Розробка складних алгоритмів обробки інформації і керування в рамках Trace Mode здійснюється за допомогою мови функціональних блоків (ТехноFBD), яка реалізує міжнародний стандарт програмування контролерів МЭК-1131.

Мова функціональних блоків є мовою візуального програмування, в якій розробка програм ведеться шляхом розміщення стандартних чи розроблених користувачем функціональних блоків (розміщення яких здійснюється за допомогою панелі 'Меню FBD') в полі редагування, настроювання їх входів і виходів та зв'язків між ними в діаграму, яка реалізує бажані функції обробки чи керування.

При необхідності можна викликати опис роботи того чи іншого функціонального блоку (двічі натиснувши на відповідну кнопку 'Меню FBD').

Діалогове меню 'Описание переменной' дозволяє вибрати значення вхідної або вихідної величини (блок, константа або аргумент), задати її формат (HEX - дискретний або FLOAT - аналоговий), вказати при необхідності тип та значення (для константи) та ввести коментар.

SCADA-система Trace Mode містить в собі інструментальні засоби управління технологічними процесами. До них належать різні алгоритми керування та функціональні блоки. З допомогою цих засобів були створені регулятори. Основою для побудови регуляторів є блок що формує ПІД-закон регулювання. Ланка PID: цей блок формує вихідне значення по ПІД-закону від величини, поданої на його вхід INP. Формула обчислення вихідного значення виглядає так:

Де - вихід блоку;

- значення входу на поточному такті перерахування;

- значення входу на попередньому такті перерахування;

- значення входу на i-м такті перерахування;

- загальне число тактів перерахування;

- час між тактами перерахування;

- коефіцієнт при пропорційній складовій;

- коефіцієнт при диференціальній складовій;

- коефіцієнт при інтегральній складовій.

Для введення значень настроювань використовуються три входи: - коефіцієнт при пропорційної складовий, - при диференціальної, - при інтегральній.

Модуль негативного значення, що подається на вхід передається на вихід. Далі при подачі на вхід ненегативного значення регулювання починається з установленої величини.

Для обмеження величини керуючого впливу використовуються входи блоку і. Перший з них задає нижня межа керування, а другий - верхній. Якщо величина керування виходить за кожну з цих границь, то виходу привласнюється величина відповідного входу і перестає накопичуватися інтегральна складова закону регулювання.

Даний блок обчислює величину керування за значенням неузгодженості регульованої величини і завдання.

В редакторі представлення даних Trace Mode створюється людино-машинний інтерфейс для автоматизованих робочих місць операторів і технологічного персоналу АСУ ТП.

Тут розробляється графічна частина проекту системи керування, яка включає динамічну мнемосхему об'єкту керування та окреме вікно візуалізації параметрів технологічного процесу, засобів настройки регуляторів і управління параметрами технологічних об'єктів, які не винесені на окреме вікно, а подані, відповідно, у вікнах динамічної мнемосхеми об'єкта керування та у вікні візуалізації параметрів. У вікні контролю роботи виводяться основні технологічні параметри, які необхідні для правильного ведення технологічного процесу.

Організація бази каналів

В редакторі бази каналів Trace Mode створюємо математичну основу системи керування:

- описуємо конфігурацію робочої станції, контролера і пристроїв зв'язку з об'єктом (ПЗО);

- узгоджуємо інформаційні потоки між робочою станцією, контролером і пристроями зв'язку з об'єктом;

- описуємо вхідні і вихідні сигнали і їх зв'язок з пристроями збору даних і керування, задаємо періоди опитування чи формування сигналів;

- настроюємо закони первинної обробки технологічної інформації і керування, технологічні границі, структуру математичної обробки даних.

Тут, також встановлюються дані, які і при яких умовах зберігати в різних архівах, створюється мережевий обмін, описуються задачі керування архівами, документуванням даних, корекції тимчасових характеристик системи керування, а також зважуються деякі інші задачі.

4.6.2 Реалізація проекту автоматизації процесу випалювання скловиробів у редакторі бази каналів Trace Mode

Для реалізації проекту автоматизації процесу випалювання скловиробів у редакторі бази каналів Trace Mode створимо 2 вузли:

1) ЦПУ_Опрератора - центральний пункт управління (автоматизоване робоче місце);

2) Lagoon - вузол керування (контролер).

Головне вікно редактора бази каналів при цьому набуде вигляду, показаного на рис. 4.6.

Рис.4.6. Вигляд вікна редактора бази каналів із створеними вузлами проекту.

Проаналізувавши кількість вхідних та вихідних параметрів проектованої системи автоматизації, та передбачивши декілька додаткових каналів, підключимо до контролера два модулі аналогового вводу І-7017, один модуль вводу з термопари І-7018, п'ять модулів аналогового виводу І-1724 та чотири модулі дискретного вводу/виводу І-7060. Підключення блоків ПЗО до контролера здійснюється в наступному діалоговому вікні рис 4.7.

Рис.4.7.Підключення блоків ПЗО до контролера.

Набір підключених модулів відображає рис. 4.8.

Рис.4.8. Набір підключених до контролера модулів.

В процесі автопобудови бази каналів виникає зв'язок між операторною станцією і контролером. Таким чином в операторній станції виникають канали: 'СВЯЗЬ', який несе інформацію про стан технологічного параметру і 'Пустой', з допомогою якого здійснюється введення проміжних даних, необхідних для обрахунку (констант, коефіцієнтів та ін.). Обробка тих і інших проходить за допомогою FBD-програм.

В результаті автопобудови створені канали, які з підключеними до них ФБД програмами мають вигляд:

Рис.4.9. Створені канали з підключеними ФБД програмами.

Опис FBD-програм, що використовуються для керування технологічним процесом

Для керування процесом випалювання скловиробів створені наступні програми мовою ФБД- блоків:

FBD-програма для реєстрації витрати газу в загальному газопроводі.

Рис.4.10. Програма для реєстрації витрати газу в загальному газопроводі.

FBD-програма для регулювання швидкості стрічкового конвеєра.

Рис.4.11. Програма для регулювання швидкості стрічкового конвеєра.

FBD-програма для регулювання температурою пічних газів в секціях №1, №2, №3, №4(рис.4.12).

Рис.4.12. Програма для регулювання температурою пічних газів в секціях №1, №2, №3, №4.

FBD-програма для регулювання температурою пічних газів в секціях №5, №6, №7(рис.4.13).

Рис.4.13. Програма для регулювання температурою пічних газів в секціях №5, №6, №7.

4.6.3 Відображення ходу технологічного процесу випалювання скловиробів у редакторі представлення даних

В редакторі представлення даних Trace Mode створюється людино-машинний інтерфейс для автоматизованого робочого місця. При цьому створюється статичний малюнок технологічного об'єкта, а потім поверх нього розміщаються динамічні форми відображення і керування. Серед цих форм присутні такі, як графіки, гістограми, кнопки. Крім стандартних форм відображення, Trace Mode дозволяє вставляти в проекти графічні форми представлення даних керування, розроблені користувачами, для чого використовується стандартний механізм Active-X.

Графічна частина - це сукупність всіх екранів для представлення даних і супервізорного керування, що входять у графічні бази вузлів проекту.

Структура проекту представлена тут у виді дерева, кореневими елементами якого є імена вузлів, а вкладеними - імена груп і екранів.

Графічний екран

Графічна база будь-якого вузла складається зі списку екранів і розміщених на них графічних елементів. Екрани в графічних базах зібрані в групи. У принципі можна використовувати тільки одну групу в графічній базі і розміщати всі екрани в ній. Однак у цьому випадку при великій кількості екранів буде складно орієнтуватися в них. Тому в редакторі представлення даних реалізоване угруповання екранів.

Для доступу до графічної бази будь-якого вузла проекту її треба завантажити в редактор. Це здійснюється командою Завантажити з меню вузлів бланка 'Екраны' навігатора проекту. Перед виконанням цієї команди треба виділити необхідний вузол. Після завантаження зміст графічної бази виводиться в бланку 'Екрані' як вкладені елементи для обраного вузла.

Група графічних екранів

Всі екрани в графічних базах Trace Mode зібрані в групи. У принципі можна використовувати тільки одну групу в графічній базі і розміщати всі екрани в ній. Однак у цьому випадку при великій кількості екранів буде складно орієнтуватися в них. Тому в редакторі представлення даних реалізоване групування екранів. Це групування зручно використовувати виходячи з функціонального призначення екранів. Наприклад, в одну групу можна зібрати мнемосхеми, в іншу - екрани настроювання регуляторів, у третю - оглядові екрани і т.п. Можна також розбивати екрани на групи виходячи з стадій або ділянок процесу, що автоматизується.

Графічні елементи

Розробка графічних екранів здійснюється шляхом розміщення на них графічних елементів. Серед можуть бути статичні і динамічні елементи.

Статичні елементи не залежать від значень контрольованих параметрів, а також до них не прив'язуються ніякі дії по керуванню виведеної на екран інформацією. Такі елементи використовуються для розробки статичної складової графічних екранів. Тому вони називаються також елементами малювання.

Динамічні елементи називаються формами відображення. Ці елементи зв'язуються з атрибутами каналів для висновку їх значень на екран. Крім того, частина форм відображення використовується для керування значенням атрибутів чи каналів виведеної на екран інформацією. Деякі форми можуть також сполучати в собі обидві функції.

Усі форми відображення інформації, керування й анімаційні ефекти зв'язуються з інформаційною структурою, розробленою в редакторі бази каналів. Крім того на екранах можна розміщати комплекси статичних і динамічних елементів, оформлених як графічні об'єкти.

Графічна частина проекту автоматизація випалювання скловиробів складається з робочої групи 'Робоча група', до складу якої входять 2 екрани - один екран з мнемосхемою технологічного процесу 'Схема ПЕЧІ', а другий екран 'Тренди. ПІЧ', що містить графіки зміни в часі всіх технологічних параметрів.

Екран 'Схема ПЕЧІ' має такий вигляд (рис.4.14.):

Рис.4.14. Екран 'Схема ПЕЧІ'

Екрани з графіками вміщують в собі графіки основних параметрів технологічного процесу. Один з них має вигляд (рис.4.15):

Рис.4.15. Графіки ходу технологічного процесу випалювання скловиробів.

Всі екрани редактору представлення даних представлені в графічній частині проекту на листі №7.

5. Розрахунок економічної ефективності

5.1 Доцільність впровадження АСУТП з економічної точки зору

Впровадження систем автоматизації спрямовано на підвищення ефективності виробничих процесів за рахунок підвищення продуктивності праці, використання основних фондів, матеріалів і сировини, зниження обсягу незавершеного виробництва і страхових запасів, зменшення чисельності працюючих на підприємстві.

Економічна оцінка альтернативних варіантів принципових рішень по автоматизації виробничих процесів проводиться на основі розрахунку техніко-економічної ефективності. Рішення про доцільність створення і впровадження нової техніки приймається на основі розрахунку річного економічного ефекту, що являє собою сумарну економію усіх виробничих ресурсів (живої праці, матеріалів, капітальних вкладень), що одержує підприємство в результаті використання нової системи автоматизації і, яка в кінцевому рахунку виражається в збільшенні прибутку. Одним з джерел економії служить включення в АСУТП підсистеми техніко-економічних показників, з допомогою яких ведеться діагностика процесу, визначаються причини аварійних ситуацій, що дозволяє зменшити число аварій, зупинок. Збільшення строку служби обладнання досягається не тільки завдяки попередженню аварій, але і в результаті більш рівномірного його навантаження.

При оцінці ефективності системи автоматизації визначають кількісні показники успішності виконання системою поставленої задачі в заданих умовах експлуатації і вартісні показники ефективності системи.

Автоматизація процесу випалювання скловиробів вимагає значних капітальних вкладень, експлуатаційних витрат, витрат живої праці. Доцільність таких великих заходів вимагає доказів, що звичайно виконуються у виді розрахунків економічної ефективності.

Обгрунтування економічної ефективності автоматизації дозволяє вирішити не тільки це завдання, але і ряд інших:

Ш установити основні економічно ефективні напрямки автоматизації по окремим управлінським роботам;

Ш виявити можливий розмір річного економічного ефекту, забезпечуваного автоматизацією на конкретному об'єкті;

Ш розрахувати термін окупності витрат на АСУ і порівняти його з установленими нормативами по відповідній галузі;

Ш виявити необхідність і доцільність витрат на створення і впровадження автоматизованої системи на кожному об'єкті;

Ш визначити вплив впровадження нової технології в керування технологічним процесом на техніко-економічні показники діяльності цеху;

Ш вибрати економічно найбільш ефективний варіант АСУ в цілому та ін.

При аналізі доцільності впровадження проектованої АСУТП буде використовуватися досить широкий комплекс техніко-економічних показників ефективності, а для оцінок застосований метод порівняння. Використовується також метод розрахунку припустимих показників, що орієнтують проектувальників на дотримання визначених параметрів систем. Розрахунки економії і додаткових прибутків засновані на порівнянні ситуації 'до впрвадження АСУТП' і ситуації 'після впровадження АСУТП'. У цьому порівнянні принциповим є питання про спосіб переходу до ситуації 'після впровадження АСУТП', оскільки ситуація 'до впрвадження АСУТП' звичайно відома.

Ефективність АСУ визначають зіставленням результатів від функціонування АСУ і витрат усіх видів ресурсів, необхідних для її створення і розвитку.

Введена АСУТП з використанням сучасної мікропроцесорної техніки дозволить:

o підвищити якість продукції та її продуктивність технологічних апаратів;

o зменшити трудомісткість технологічного процесу за рахунок усунення ручного керування;

o збільшити термін служби технологічного обладнання;

o зменшити енерговитрати (газу, електроенергії) та одночасно підвищити рівень ефективності їх використання;

o підвищити продуктивність праці;

o зменшити тривалість вимушених простоїв цехового обладнання;

o зменшити собівартість продукції.

Недоліком АСУ ТП є необхідність залучення до її експлуатації працівників високої кваліфікації.

5.2 Капіталовкладення на розробку і впровадження АСУТП

Створення АСУ вимагає одноразових витрат на розробку і впровадження АСУ, а також поточних експлуатаційних витрат на функціонування системи.

5.2.1 Одноразові капіталовкладення

Одноразові капіталовкладення на розробку і впровадження АСУ включають:

ь попередні витрати (тобто витрати на проектування і розробку АСУ);

ь капітальні витрати на придбання (виготовлення), доставку, монтаж і налагодження обчислювальної техніки, периферійних пристроїв, засобів зв'язку, допоміжного устаткування, оргтехніки, інвентарю, а також програмних засобів;

ь витрати на підготовку (перепідготовку) кадрів.

Попередні витрати () включають в себе витрати на розробку технічної документації. До них відносяться: вартості передпроектних досліджень, розробки технічного завдання, дослідно-конструкторських робіт, технічного і робочого проектів АСУТП, включаючи відладку алгоритмічного та програмного забезпечення, складання інструкцій оперативному і експлуатаційному персоналу.

Оскільки величина реальних попередніх витрат залежить від об'єму автоматизації та організації, яка розробляє проект, то розрахувати досить важко. Тому середню величину приймемо, виходячи з аналізу витрат на розробку проектів автоматизації типових виробництв, прийнятих для даної галузі. Отже . Закупівельна вартість (ціна придбання) технічних засобів автоматизації (ТЗА), необхідних для реалізації запроектованої АСУТП, приведена в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1.

За даними таблиці 5.1 загальна вартість засобів автоматизації складає: (5.2.1.1)

Вартість прикладного програмного забезпечення (SCADA-системи) становить: (5.2.1.2)

Вартість розробки проекту АСКТП в прикладному програмному забезпеченні становить 50% вартості програмного забезпечення, тобто:

(5.2.1.3)

Витрати на монтаж засобів автоматизації приймаються 20% від їх вартості:

(5.2.1.4)

Затрати на монтажні матеріали (з'єднувальні провідники, кріпильні елементи та ін.) приймаються в розмірі 10% від вартості засобів автоматизації, монтаж яких здійснюється: (5.2.1.5)

Вартість налагоджувальних робіт КВП і АСУТП в цілому, включаючи комплексне налагодження АСУТП, становить близько 30% сумарної вартості монтажних матеріалів і затрат на монтаж засобів автоматизації, тобто:

. (5.2.1.6)

Затрати на доставку засобів автоматизації, які неможливо придбати на місці приймемо у розмірі 15% від їх вартості:

(5.2.1.7)

Тоді загальна величина одноразових капіталовкладень на розробку і впровадження АСУ становитиме:

(5.2.1.8)

5.2.2 Експлуатаційні капіталовкладення

Експлуатаційні капіталовкладення () складаються із заробітної плати обслуговуючого персоналу та його ж перепідготовку, амортизаційних відрахувань від вартості технічних засобів і приміщень, де розташовуються ці засоби, вартості електроенергії, стиснутого повітря та інших енергетичних затрат, вартості допоміжних матеріалів для обслуговування і догляду за системою.

Витрати на підготовку (перепідготовку) кадрів залежить від кількості персоналу, що буде обслуговувати впроваджену систему автоматизації.

В даний час явочна чисельність працівників, які відповідають за процесом відпалювання скловиробів становить 3 осіб, в тому числі:

1 майстер (заробітна плата 1820 грн/міс);

2 слюсарі (5-го розряду) КВП і А (заробітна плата 1640 грн/міс);

Приймемо що на перепідготовку 1 майстра необхідні затрати складають 1000 грн., а на перепідготовку 1 слюсаря - 750 грн. Тоді з врахуванням того, що після впровадження автоматизованої системи для її експлуатації потрібно лише 1 майстер та 1 слюсар КВПіА затрати на перепідготовку персоналу складатимуть:

(5.2.2.1)

Затрати на підвищення заробітної плати.

Ці затрати пов'язані з тим, що з підвищенням кваліфікації персоналу при впровадженні автоматизованої системи відповідно зростає і їх заробітна плата: майстра - , слюсаря КВП і А - .

Тому сумарне підвищення заробітної плати одному майстру та одному слюсарю за рік становитиме:

(5.2.2.2)

Затрати на електроенергію виникають із введенням АСУ, яка реалізована на електроспоживаючих елементах. Для полегшення розрахунку зведемо всіх споживачів електроенергії проектованої АСУ в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2.

Слід зауважити, що при споживанні електроенергії мікропроцесорною системою (модулями і контролером) враховується коефіцієнт корисної дії джерела живлення який складає 70%. Затрати на електроенергію Ке, яку споживає АСУТП за рік розрахуємо за формулою:

, (5.2.2.3)

де Р = 6972,084 - споживана потужність системою за рік, Ц = 0,219 - ціна 1 електроенергії.

(5.2.2.4)

Затрати на амортизаційні відрахування .

Приймемо норму амортизації для приладів і засобів на рівні . Тоді:

(5.2.2.5)

Затрати на експлуатацію, утримання, техогляд, поточний ремонт приладів становлять близько 8% суми вартості приладів, монтажних робіт, монтажних матеріалів, налагоджувальних робіт.

(5.2.2.6)

Отже загальні експлуатаційні капіталовкладення становитимуть:

(5.2.2.7)

5.3 Розрахунок економічного ефекту

Основним показником економічної ефективності створення автоматизованої системи управління технологічним процесом є річний приріст прибутку, що утворюється за рахунок росту об'єму продукції що реалізується.

Річний економічний ефект визначається порівнянням показників, які досягнуті з врахуванням впровадження АСУ, з показниками функціонування виробництва без впровадження новітньої АСУ.

Економічний ефект від впровадження АСУТП може досягатися трьома шляхами:

1) за рахунок збільшення обсягу робіт;

2) за рахунок зменшення собівартості продукції;

3) за рахунок збільшення прибутку.

В нашому випадку після впровадження АСУТП економічний ефект досягається за рахунок покращення якості продукції, що в свою чергу призвело до зменшення до 1% неякісної продукції - склобою (тобто за рахунок збільшення прибутку), зменшення кількості обслуговуючого персоналу та зниження витрат деяких матеріалів на виробництво одиниці продукції.

До автоматизації печі для випалювання скловиробів об'єм продукції скловиробів, що проходив через неї становив 80,5 млн.шт/рік. Після автоматизації кількість бракованих виробів зменшилося на 1%. Це здійснюється завдяки тому, що нова система автоматизації дозволяє більш точно регулювати температуру в печі, регулювати співвідношення 'газ-повітря' та регулювати швидкістю двигуна стрічкового конвеєра печі випалювання Крім того зменшення кількості операцій, які раніше виконувались вручну обслуговуючим персоналом із затримкою та з малою швидкістю, додатково покращує якість і точність регулювання.

В наслідок зменшення кількості бракованих виробів збільшилась продуктивність виробництва скловиробів самого ж підприємства в цілому.

В результаті впровадження АСУТП очікується підвищення ефективності роботи печі, за рахунок централізованого контролю витрати матеріальних і енергетичних ресурсів. Централізований контроль дає змогу: зменшити витрати енергоносіїв на випалювання.

За рахунок введення АСУТП очікується зниження трудомісткості обслуговування обладнання в результаті ліквідації функцій ручного керування, що веде за собою зменшення необхідного обслуговуючого персоналу.

Проведемо порівняльний аналіз техніко-економічних показників ефективності процесу випалювання скловиробів 'до впрвадження АСУТП' і в ситуації 'після впровадження АСУТП'. Результати аналізу зведемо в таблицю 5.3.

Таблиця 5.3.

За даними таблиці 5.3 можна визначити економічні ефекти за рахунок зміни техніко-економічних показників виробництва 'до' і 'після' впровадження АСУТП.

Так економічний ефект від збільшення продуктивності роботи печі випалювання скловиробів і як наслідок збільшення кількості виробництва скловиробів, що пройшли процес випалювання, в цілому за один рік визначимо за формулою:

, (5.3.1)

де , - кількість вироблених скловиробів (млн.шт/рік) відповідно до і після впровадження АСУТП; - ціна однієї пляшки ( в грн.).

Економічний ефект від зменшення чисельності обслуговуючого персоналу, а саме зменшення кількості слюсарів на 1 людину становитиме:

(5.3.2)

де n - кількість вивільнених слюсарів з процесу випалювання скловиробів; ЗП - величина місячної заробітної плати на одного слюсаря.

Тоді загальний річний економічний ефект від впровадження нової проектованої АСУТП складатиметься із суми вказаних річних ефектів мінус експлуатаційні річні затрати:

(5.3.3)

5.4 Розрахунок терміну окупності

Ще одним показником доцільності впровадження АСУ процесом випалювання скловиробів в печі випалювання моделі 300/40/7S/G з точки зору економіки є термін окупності капіталовкладень на створення та впровадження АСУТП:

. (5.4.1)

Отриманий річний ефект і невеликий строк окупності показує, що даний проект є доцільним та економічно вигідним і може бути впроваджений у реальне виробництво.

6. Охорона праці

6.1 Організація управління охороною праці в цеху виробництва скловиробів на ВАТ 'Рокитнівський склозавод'

Охорона праці розглядається як одне з найважливіших соціальних, санітарних і економічних підприємств, спрямованих на забезпечення безпечних і здорових умов праці.

У статті 42 Конституції України закріплене невід'ємне право українських громадян на охорону здоров'я, а в статті 21 записано: 'Держава піклується про поліпшення умов і охорону праці, його наукової організації, про скорочення, а надалі заміни важкої фізичної праці на основі комплексної механізації й автоматизації виробничих процесів у всіх галузях народного господарства'.

Згідно статті 1 Закону України 'Про охорону праці' охорона праці - це система правових, соціально-економічних, санітарно-гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів і засобів спрямованих на збереження життя, здоров'я та працездатності людини в процесі праці.

Основною метою охорони праці в цеху виробництва скловиробів (надалі машино-ванний цех) на ВАТ 'Рокитнівський склозавод' є запобігання травматизму і професійних захворювань; створення безпечних і нешкідливих умов праці; збереження здоров'я і працездатності; підвищення продуктивності праці; попередження аварійних ситуацій.

Організація управління охороною праці на ВАТ 'Рокитнівський склозавод' проходить у відповідності до слідуючих законодавчих актів, що визначають основні положення охорони праці: Конституції України; Закону України 'Про охорону праці'; Закону України 'Про охорону здоров'я'; Закону України 'Про загальнообов'язкове соціальне страхування'; 'Кодексу законів про працю' та інших державних нормативних актів про охорону праці. Крім того слюсар ВКВПіА на ВАТ 'Рокитнівський склозавод' при роботі керується 'Інструкцією з охорони праці слюсаря КВПіА'.

Згідно до Закону України 'Про охорону праці' роботодавцем на підприємстві створена служба охорони праці, яка йому безпосередньо підпорядковується. Служба охорони праці організовує забезпечення працюючих правилами, положеннями, нормами, інструкціями та іншими нормативними актами з охорони праці; організовує паспортизацію робочих місць на відповідність їх нормам охорони праці; організовує облік, аналіз нещасних випадків, профзахворювань, аварій; проводить підготовку статистичного звіту з охорони праці; розробку планів роботи; організовує перевірку знань з охорони праці у працюючих та підвищення їх кваліфікації; бере участь в різних заходах по охороні праці. Крім цього генеральний директор підприємства несе відповідальність за проведення профілактичної роботи по охороні праці на підприємстві. Відповідальність за організацію профілактичної роботи по техніці безпеки на дільниці несе майстер, в зміні - начальник зміни, в цеху - начальник цеху.

В профілактичній роботі по забезпеченню додержання правил техніки безпеки приймає участь весь колектив зміни, служби і виробництва в цілому.

Організаційні форми роботи в системі управління охороною праці і техніки безпеки

Організаційними формами роботи є:

§ Трьохступінчатий контроль зі сторони керівників і спеціалістів за додержанням працюючими правил і інструкцій по техніці безпеки.

§ Комплексні перевірки охорони праці.

§ Цільові перевірки додержання виробничим персоналом встановлених правил безпеки при проведенні технологічних процесів, експлуатації обладнання.

§ Проведення нарад по питаннях техніки безпеки і охорони праці керівників і спеціалістів в цехах і службах підприємства.

§ Проведення учбових тривог по плану ліквідації аварійних ситуацій і аварій.

§ Проведення заходів по пропаганді охорони праці і техніки безпеки.

На підприємстві перевірки здійснюють наступні відділи:

o охорони праці і техніки безпеки (ВОП і ТБ);

o виробничий (ВВ);

o головного механіка (ВГМ);

o головного енергетика (ВГЕ);

o головного приладиста (ВГП);

o головного будівельника (ВГБ);

o цехи, кожен за своїм профілем.

Організація і проведення контролю по охороні праці

Начальник зміни кожного дня перевіряє стан робочих місць, справність обладнання, аварійно-блокуючих і сигналізуючих пристроїв, механізмів, приладів, інструментів, засобів пожежегасіння, справність огороджень, необхідність інструкцій і попереджувальних плакатів по техніці безпеки, роботу вентиляційних установок.

Перевірка здійснюється шляхом огляду робочих місць, опитування працюючих, а при необхідності випробування обладнання, інструменту та ін.

Виявлені порушення і недоліки записуються в журнал для профілактичної роботи для прийняття рішень усунення недоліків начальником цеху.

Якщо виявленні порушення створюють загрозу життю обслуговуючого персоналу, вони ліквідуються негайно.

На протязі робочого дня бригадир, майстер, начальник зміни слідкують за виконання працюючими інструкцій по техніці безпеки, пожежній безпеці і виробничій санітарії, за використання спецодягу працюючими, засобів індивідуального захисту, за дотриманням технологічних регламентів, не допускати захаращеності робочих місць і проходів.

Щотижня комісія в складі начальника цеху, начальників служб цеху, разом з уповноваженим трудового колективу з питань охорони праці в установлений день обстежують виробничі дільниці і приймають міри по усуненню виявлених порушень, а також перевіряють ведення начальником зміни профілактичної роботи по техніці безпеки згідно 1 ступеня.

Начальник цеху опрацьовує результати кожної перевірки на нараді по техніці безпеки з спеціалістами цеху.

Відповідальність за проведення другої ступені профілактичної роботи покладається на начальника цеху.

Не рідше одного разу на рік генеральний директор підприємства очолює комісію по комплексному обстеженню охорони праці і техніки безпеки в одному з цехів підприємства.

Виконавчий директор очолює комісію по комплексному обстеженню стану охорони праці в одному з цехів згідно графіка комплексних обстежень.

Комерційний директор, заступник генерального директора по транспорту, заступник генерального директора по кадрах і режиму, технічний директор, спеціаліст з охорони праці, головний механік, головний енергетик, головний приладист разом з спеціалістами виробничої охорони праці і техніки безпеки не рідше одного разу в рік проводять комплексне обстеження стану охорони праці в кожному із підлеглих підрозділів.

6.2 Перелік найбільш небезпечних місць при роботі печі випалювання

Вимоги, які забезпечують безпеку життя та здоров`я персоналу при виготовленні, транспортуванні, зберіганні продукції, при монтажі, наладці та ремонті обладнання:

ь Дотримуватись правил і вимог технологічного регламенту, інструкцій по робочих місцях виробництва склотари, інструкції з техніки безпеки (ТБ), пожежної безпеки і виробничої санітарії, інструкції з підготовки обладнання до ремонту та прийому його з ремонту.

ь Проводити роботу в середині апаратів і ємностей тільки відповідно до вимог 'Інструкції для організації безпечного проведення газонебезпечних робіт'.

ь Працювати тільки на справному обладнанні, яке пройшло чергове технічне випробування, не допускати експлуатацію обладнання з простроченим терміном технічного огляду.

ь Вести систематичний контроль за герметичністю обладнання і трубопроводів, а також станом повітряного середовища, не допускати загазованості виробничих приміщень.

ь Постійно слідкувати і не допускати неполадок запобіжних пристроїв, контрольно-вимірювальних приладів, сигналізації та блокувань.

ь Не допускати роботи обладнання без включених систем блокування.

ь Постійний контроль безперебійної і ефективної роботи вентиляційних систем, не допускати їх відключень.

ь Постійний контроль і застосування у технології тільки якісної сировини, матеріалів, які відповідають вимогам нормативно-технічної документації та регламенту.

ь Постійно перевіряти наявність і стан засобів пожежегасіння.

ь Пуск і зупинку обладнання проводити згідно інструкцій по робочих місцях.

ь Не допускати сторонніх осіб на робоче місце.

ь Рухомі частини машин і механізмів повинні мати захисну огорожу.

ь Все обладнання для захисту від статичної електрики повинно бути заземлене.

ь Слідкувати за станом засобів зв`язку і сигналізації.

ь Дотримуватись правил зберігання, транспортування і застосування паливно-мастильних матеріалів.

ь Дотримуватись правил проведення вогневих і ремонтних робіт.

ь Постійно підтримувати чистоту робочого місця.

ь Всі манометри повинні бути справні і мати пломбу і клеймо, а також щорічно перевірятися.

ь Знімання і встановлення заглушок проводити згідно 'Інструкції на виготовлення, встановлення і зняття заглушок'.

ь Перевірка пропусків газу у комунікаціях за допомогою вогню і тліючих предметів забороняється. Перевірку проводити омилюванням мильним розчином та ультразвуком.

ь Забороняється під час роботи обладнання відключати звукову аварійну сигналізацію і блокування. Всі відключення сигналізації або блокування для ревізії апаратури необхідно реєструвати в журналі.

ь Чітко і своєчасно вести документацію на робочих місцях.

ь Для огляду обладнання під час ремонту користуватися ліхтарями напругою не більше 12 В.

Умови праці

Одним із важливих завдань організації праці являється забезпечення на робочому місці сприятливих умов праці, які визначаються особливостями трудового процесу, режимом праці та відпочинку, оточуючим санітарно-гігієнічним середовищем та естетичними умовами.

Санітарно-технічні норми у приміщеннях місцевих щитів та ЦПУ

Температура повітря +18⁰С.

Відносна вологість повітря (60-30)%.

Швидкість руху повітря 0,2 м/с.

Освітленість (300-400)люкс.

Передбачається приточна вентиляція, що забезпечує 8-кратний обмін повітря.

випалювання склотара двигун автоматичний

6.3 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників, що діють під час виробництва скловиробів в машино-ванному цеху

В машино-ванному цеху при виробництві скловиробів можуть виникати і діяти наступні небезпечні і шкідливі чинники:

1) Газонебезпечнiсть - визначається наявністю газів, які містять токсичні компоненти. При контакті з цими газами можливе отруєння, задуха.

2) Пожежна небезпека - визначається наявністю горючих речовин i матеріалів (електрокабелі, електрообладнання, масло i промаслені матеріали) і виникає при порушенні правил ведення вогневих робіт, пробуксовуванні або перевантаженні транспортних стрічок, порушенні правил пожежної безпеки та ін.

3) Термічні опіки - виникають в результаті порушення або відсутності термоізоляції трубопроводів, комунікацій, апаратів, при розгерметизації трубопроводів і апаратів, що призводить до попадання на тіло високотемпературних середовищ (плав скломаси).

4) Небезпека ураження електричним струмом - виникає при обслуговуванні незаземленого електрообладнання, порушенні ізоляції силових кабелів, електропроводів i при недотриманні правил електробезпеки.

5) Небезпека, пов'язана з експлуатацією обладнання, що працює під тиском.

6) Небезпека задухи - виникає при виконанні робіт в при ямках, колодязях, колекторах, закритих посудинах та при роботі із шкідливими речовинами.

7) Небезпека механічних травм (порізи, забої, вивихи, переломи) - виникає:

- при обслуговуванні частин i вузлів машин i механізмів, що рухаються i обертаються без захисних огороджень при невиконанні правил безпеки (насоси, вентилятори, транспортери, токарні і свердлильні станки, вантажопідйомні механізми);

- при відсутності засобів захисту від падіння з висоти різних предметів з обслуговуючих майданчиків; при відсутності відбортовки висотою 150 мм на майданчиках обслуговування;

- при падінні працюючих під час виконання робіт на висоті з драбин, площадок, риштувань із-за нестійких і не міцних їх конструкцій і відсутності загорожі;

- при пересуванні територією цеху, підприємства в період снігопаду, ожеледиці при непідготовлених шляхах пересування (не посипані піском пішохідні доріжки, тротуари).

8) Підвищена запиленість повітря виробничої зони - виникає при завантаженні та дозуванні шихти в бункери, транспортуванні шихти.

Вплив небезпечних та шкідливих виробничих факторів зумовлює травмування працівників, зниження їх працездатності, виникнення професійних захворювань, виникнення поганого самопочуття та інших негативних наслідків.

Дію деяких небезпечних та шкідливих факторів можна уникнути чи зменшити використовуючи засоби індивідуального захисту.

Забезпечення спецодягом, спецвзуттям, засобами захисту і лікувально-профілактичним харчуванням

Спецодяг, спецвзуття і запобіжні засоби видаються робітникам на основі норм безкоштовної видачі робітникам та службовцям спецодягу та спецвзуття за кліматичними поясами.

Робітникам видається наступний спецодяг: костюм робітничий чоловічий ГОСТ 12548-67 тип А, костюм робітничий жіночий ГОСТ 9282-67 тип А, чоботи юфтяні ГОСТ 5394-61, рукавиці комбіновані з брезентовими надолонніками ГОСТ 5514-64, чоботи гумові ГОСТ 5375-70, куртка ватна ГОСТ 17222-71 тип А.

Крім того, апаратники повинні мати каску захисну 'Труд' ТУ 39/22-8-9-2-72, окуляри захисні з прямою вентиляцією ЗП-90 ГОСТ 124003-74, захисні окуляри або спеціальні полумаски з прозорого матеріалу. Крім того, при виконанні газорятівних робіт, а також у приямках, колодязях і закритих ємностях застосовуються ізолюючі протигази: самовсмоктуючий шланговий протигаз ПШ-1 і шланговий протигаз з механічною подачею повітря ПШ-2.

Для зменшення шуму у компресорному відділі робочі забезпечуються звукозахисними шлемами марки ВЦНИИОТ-2. Робочі, які не забезпечені відповідними захисними засобами, до роботи не допускаються.

Комплекси аварійних протигазів (кількість за найбільшою кількістю працюючих у зміну), спецодягу, акумуляторних ліхтарів повинні зберігатися у місцях, доступних у випадку виникнення аварії.

Видача молока персоналу цеху проводиться у відповідності з Правилами безкоштовної видачі молока або інших рівноцінних продуктів робочим та службовцям, зайнятим у виробництвах, цехах, на ділянках та в інших підрозділах зі шкідливими умовами праці.

Медичне обслуговування

Усі робітники повинні проходити попередній огляд при прийомі на роботу та періодичний огляд 1 раз на рік.

На кожному робочому місці встановлюється аптечка з необхідним набором медикаментів для надання першої допомоги. Всі робітники повинні навчитися надавати першу медичну допомогу.

Передбачений пункт цілодобової медичної допомоги.

6.4 Інженерні рішення з охорони праці

Оскільки пропонується впровадження більш нової системи автоматизації процесу випалювання скловиробів, яка реалізується на більш сучасних електронних і електричних ТЗА, то доцільним є розрахунок і проектування штучного заземлюючого пристрою та штучного освітлення.

1. Розрахунок захисного заземлення.

Заземлення призначене для повного зняття напруги з устаткування, що опинилося під напругою, або зниження напруги до безпечної величини.

Заземляють металеві частини електроустановок і устаткування у всіх виробничих і інших приміщеннях з підвищеною небезпекою і особливо небезпечних, а також металеві частини зовнішніх електроустановок, які можуть опинитися під напругою унаслідок порушення ізоляції. Отже, необхідно заземляти станини і кожухи електричних машин трансформаторів, вимикачі, освітлювальну арматуру і прилади електричних апаратів; вторинні обмотки трансформаторів струму при первинній напрузі 380 В і вище; каркаси розподільних щитів і щитів управління; металеві конструкції підстанцій і розподільних пристроїв, металеві корпуси кабельних муфт, металеві оболонки кабелів і проводів, сталеві труби електропроводки і т. д.; бар'єри, металеві гратчасті і суцільні огорожі механізмів, що знаходяться під напругою.

Допускається замість окремих електродвигунів і апаратів на верстатах заземляти безпосередньо станини верстатів за умови надійного контакту між корпусами електроустаткування і станиною.

Наземну частину заземлюючого пристрою цехових електроустановок оглядають одночасно з електроустаткуванням, для якого призначено заземлення, не рідше ніж 1 раз на місяць. Опір заземлюючого пристрою вимірюють не рідше ніж 1 раз на рік.

Приміщення машино-ванного цеху, де і знаходиться електрична система, обладнується контуром-шиною, яка з'єднується із заземленням. Контур-шина виготовляється з мідного проводу і вкладається по периметру приміщення. Для під'єднання заземлюючих проводів на шину наварюються гвинти М8.

Конструктивними елементами захисного заземлення є заземлювачі (металеві провідники, які знаходяться в землі) і провідники, які з'єднують обладнання з заземлювачем (Рис. 6.1).

Рис. 6.1. Принципова схема захисного заземлення

Розрахунки заземлюючого контуру будемо вести у відповідності до порядку розрахунку захисного заземлення згідно ПУЕ. Для розрахунку штучного заземлюючого контуру приймаємо наступні вихідні дані: контур складається з стальних заземлювачів та з'єднувальної штаби. Грунт - суглинок з питомим електричним опором =95 Ом·м; заземлювачі - вертикальні електроди довжиною l_в=2,5м, діаметром d=0,012м, середина яких розміщена на глибині t=2,05м, а верхні кінці на глибині h=0,8м. Заземлювачі з'єднані між собою горизонтальною з'єднувальною штабою зі стрічки перерізом 40х4мм, відстань між вертикальними заземлювачами 2lв, тобто м. Допустимий опір контурного заземлюючого пристрою згідно ПУЕ Ом.

Розрахунок:

- Визначаємо розрахунковий опір грунту.

Ом•м,

де Ф - коефіцієнт сезонності, який враховує коливання питомого опору при зміні вологості ґрунту протягом року. (Ф=1,1ч1,2).

- Визначаємо опір розтікання струму одиночного вертикального заземлювача Rв, (Ом):

Ом

- Визначаємо приблизну кількість заземлювачів nприб, шт:

шт.

- Знаходимо із таблиць коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів , який враховує ефект екранування.

- І по значенню k знаходимо .

- Уточнена кількість заземлювачів n:

шт.

- Визначаємо довжину горизонтальної штаби , м:

м.

- Обчислюємо опір горизонтальної штаби , Ом:

Розрахунковий питомий опір ґрунтупри використанні горизонтальної штаби Ом·м.

Ом,

де В - ширина штаби.

- Визначаємо загальний опір заземлюючого пристрою з врахуванням коефіцієнта використання горизонтальної штаби:

Ом

Оскільки розрахований загальний опір заземлюючого пристрою менший допустимого згідно ПУЕ , то приймаємо розрахований контур заземлення, який включає 14 вертикальних стержнів, з'єднаних горизонтальною штабою довжиною 65 м. Схема розміщення заземляючих вертикальних стержнів показана на рис.6.2.

Рис.6.2. Схема розташування заземлюючих електродів.

2. Розрахунок штучного освітлення.

Завдання світлотехнічного розрахунку полягає у визначенні потужності джерел світла за заданою освітленістю або у визначенні за заданим розміщенням світильників і відомій потужності джерел світла освітленості на розрахунковій площі і розподілу яскравості в полі зору.

Розрахуємо освітлення за методом коефіцієнта використання світлового потоку.

Вихідні дані: розміри операторського приміщення (ЦПУ) цеху виробництва скловиробів: м - довжина приміщення; м ширина приміщення; м - висота приміщення.

- Висота розміщення світильників над робочою поверхнею hcв:

м,

де м - висота звису світильника від перекриття; м - висота робочої поверхні над підлогою.

- Визначимо світловий потік лампи світильника за формулою:

,

де лк - нормована освітленість, приймається відповідно до СНИП ІІ.4-79 (табл. 3.1); м²; - коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості; - коефіцієнт нерівномірності освітлення для люмінесцентних ламп; - кількість світильників; - кількість ламп у світильнику; - коефіцієнт використання світлового потоку, визначається за світлотехнічними таблицями, в залежності від індекса приміщення і.

- Світильники будемо розміщувати за паралельною схемою, тоді відстань між світильниками буде м.

- Визначимо кількість світильників по довжині приміщення:

шт.,

ширині приміщення:

шт.

Загальна кількість світильників шт.

- Визначаємо індекс приміщення:

.

- Визначаємо світловий потік необхідної лампи:

лм

- По з довідника вибираємо люмінесцентну лампу ЛХБЦ60-4 з лм.

- Проводимо перевірочний розрахунок:

.

лм.

Отже лампа підходить, оскільки .

6.5 Пожежна безпека

Всі працівники хімічних виробництв зобов'язані знати і дотримуватись правил пожежної безпеки, які викладені в технологічних регламентах, робочих і спеціальних інструкціях.

Одночасно з інструктажем по техніці безпеки і виробничої санітарії проводять інструктаж по пожежній безпеці. Людину яку інструктують знайомлять із загальними правилами протипожежного режиму на об'єкті, можливими причинами пожеж, з найбільш небезпечними в пожежному відношенні ділянками виробництва, основними заходами попередження пожеж, практичними діями у випадку виникнення пожежі.

В інструктаж на робочому місці входить ознайомлення з пожежною небезпекою установок, заходами попередження пожеж і займань, розміщенням пожежного інвентаря, первинних засобів пожежегасіння, найближчого телефону, запасних виходів і правилами поведінки обслуговуючого персоналу у випадку пожежі.

Для оперативного вирішення питань, що виникають на підприємствах створюються і діють пожежно-технічні комісії.

Заходи по пожежній безпеці розділяють на дві групи: пожежній профілактиці або попередження пожеж і ліквідація виниклих пожеж. Особливу увагу приділяють пожежній профілактиці. Вона нерозривно пов'язана з технологією виробництва, будівництва будівель і споруд, конструюванням технологічного і допоміжного обладнання і їх експлуатацією.

Пожежна охорона в промисловості організована з урахуванням важливості і пожежної небезпеки окремих об'єктів народного господарства. На великих підприємствах з підвищеною пожежною небезпекою, в тому числі на нафтопереробних і нафтохімічних підприємствах, створюються воєнізовані пожежні частини. Вони щоденно проводять заходи які попереджують пожежі. На підприємствах меншої важливості, але визначеної пожежної небезпеки організовують відомчі професійні пожежні команди, а на менш небезпечних в пожежному відношенні - пожежно сторожову охорону, яка несе сторожову службу і одночасно виконує функції пожежної охорони.

На всіх заводах діють добровільні пожежні дружини (ДПД) із робочих, інженерно-технічних робітників і службовців. Вони закликані попереджувати пожежі і вибухи, ліквідовувати, послаблювати їх наслідки до прибуття професійних пожежних команд. Керівництво ДПД і підготовка її особового складу покладена на пожежну охорону підприємства.

ДПД складаються з відділень, які створюються в кожному цеху по кількості робочих змін і очолюваними начальниками бойових розрахунків, переважно з інженерно-технічних робітників і цехової адміністрації.

Кожен член ДПД зобов'язаний знати, дотримуватись самому і вимагати від інших дотримування протипожежного режиму в цеху і на робочому місці, знати свої обов'язки по табелю бойового розрахунку і в випадку пожежі приймати активну участь в його гасінні, слідкувати за готовністю до дії первинних засобів пожежегасіння, що знаходяться в цеху і на робочих місцях.

На тренувальних заняттях по відпрацюванню дій персоналу по планам ліквідації аварій у відповідності з 'Положенням про єдину систему роботи по техніці безпеки в хімічній промисловості' перевіряють знання і вміння персоналу діяти під час пожежі. При прийомі і здачі зміни персонал зобов'язаний контролювати протипожежний стан об'єкта.

Вимоги щодо забезпечення пожежо- та вибухобезпеки:

1. Своєчасно виявляти та усувати пропуски природного газу, не допускати проливів мастила і накопичення промащених ганчірок.

2. При виявленні пропусків природного газу негайно припиняти всі роботи, пов'язані з відкритим вогнем чи утворенням іскри.

3. Не допускати порушень правил пожежної безпеки виробничим персоналом при виконанні вогневих робіт.

4. Не допускати роботу обладнання з природним газом з відключеним чи несправним блокуванням.

5. Для гасіння загорань природного газу застосовувати азот, піні або вуглекислотні вогнегасники, азбестове полотно, тонко розпилену воду

6. Для гасіння загорань змащувальних матеріалів та мастила необхідно використовувати пісок, азбестове полотно, інертний газ.

7. Паління на території, у виробничих та побутових приміщеннях цеху забороняється. Паління дозволяється тільки у спеціально відведених, обладнаних та узгоджених з пожежною частиною місцях (перший поверх, механічна майстерня).

8. Згідно проекту робочі місця повинні бути оснащенні вогнегасниками, пожежними щитами, ящиками з піском, пожежними кранами, інвентарем, пожежними повідомлювачами.

9. Зберігати чисті та використані матеріали для витирання мастила потрібно в металевих ящиках із щільно закритими кришками з написами 'Чисті ганчірки', 'Брудні ганчірки'.

Для гасіння виниклих в цеху пожеж в наявності є первинні засоби пожежегасіння.

Місця розташування засобів пожежегасіння:

Корпус 532:

ЦПУ - вогнегасник ОУ-8;

РПА - вогнегасник ОУ-8;

Майстерня КВПіА - вогнегасник ОУ-8;

Корпус 533:

ЦПУ - вогнегасник ОУ-8;

РПА - вогнегасник ОУ-8;

Корпус 534:

РПА - вогнегасник ОУ-8.

Вид, кількість і розміщення первинних засобів пожежегасіння по об'єктах цеху виробництва скловиробів (машино-ванного цеху) відповідають нормам 'Правил пожежної безпеки України'.

Отож можна зробити висновок, що в цілому виробництво склотари не є шкідливим. Проте ділянка підготовки сировинних матеріалів та складання шихти має високий рівень запиленості.

У машинно-ванних цехах виробничими шкідливими чинниками є: пил, що утворюється при транспортуванні шихти до скловарних печей і при завантаженні її в печі; гази, що виділяються з скловарних печей і склоформуючих машин; теплові виділення від печей і машин, що спричиняють за собою теплове опромінювання обслуговуючого персоналу.

Усунення запиленості в цих цехах досягається зволоженням шихти, ізольованим укриттям конвеєрів, що подають шихту, застосуванням пневмотранспорту для транспортування шихти, пристроєм над завантажувальними кишенями парасольок з витяжними трубами. Для запобігання виділенню газів при мастилі форм склоформуючих машин застосовують змащувальні масла, що не розкладаються при високій температурі і не виділяють газів.

Тому працівники ДСО повинні забезпечуватися засобами особистої безпеки - респіраторами. Всі запилені зони обладнані витяжною вентиляцією. Працівники машино-ванного цеху скловари, формувальники, машиністи печі, які працюють в умовах підвищених температур забезпечуються сукняними рукавицями та костюмами, а для захисту обличчя використовують маски.

Виробництво має безперервний графік роботи, тому приміщення обладнані штучним освітленням - люмінесцентними лампами.

Завдяки механізації і автоматизації багатьох виробничих процесів різко скоротилося застосування ручної праці, а отже, зменшилося число шкідливих місць обслуговування.

Для оберігання обслуговуючого персоналу від теплового опромінювання скловарні, випалювальні печі і склоформуючі машини екранізують.

Для захисту від теплового опромінювання застосовують також обдування робочих місць чистим зволоженим, а в холодний час і повітрям, що підігрівається. Для очищення, зволоження і підігріву повітря, що подається на обдування, доцільно користуватися кондиціонерами.

У інших цехах скляного виробництва перераховані вище за шкідливість зустрічаються рідше, проте виробничі процеси в цих цехах вельми трудомісткі. Тому багато уваги тут постійно приділяється створенню таких умов праці, при яких полегшується фізична праця, попереджаються загальні і професійні захворювання, виробничі травми. Все це сприяє підвищенню продуктивності праці.

Завдяки механізації і автоматизації виробничих процесів, кондиціонуванню повітря, впровадженню естетичних заходів (відповідному забарвленню цехів і устаткування, озелененню, пристрою фонтанів і ін.) виробничі цехи на багатьох скляних заводах стали зразками культурного виробництва.

Праця при дотриманні правил техніки безпеки стає безпечною і ще продуктивнішою.

Висновки

В результаті виконання дипломного проекту, в якому проводились дослідження особливостей технологічного процесу випалювання скловиробів на ВАТ „Рокитнівський склозавод' та характеристик існуючих технічних засобів автоматизації встановлено:

· Необхідність їх модернізації на засадах впровадження сучасних мікропроцесорних засобів;

· У відповідності з поставленою темою та метою, визначені параметри контролю, сигналізації, блокування, автоматичного регулювання і розроблена функціональна схема автоматизації технологічного процесу;

· Для забезпечення якості продукції досліджені динамічні характеристики об'єкту автоматизації, а саме контур регулювання швидкості, які слугують основою для розробки автоматизованої системи керування технологічним процесом випалювання скловиробів;

· Для узгодження сигналів існуючих первинних вимірювальних перетворювачів та виконавчих механізмів розроблені структурні схеми каналів вводу - виводу аналогових, дискретних сигналів у промисловий мікропроцесорний контролер ' Lagoon ';

· Розроблено проект супервізорного керування в SCADA-системі Trace Mode, яка включає динамічну мнемосхему системи керування та окремі вікна візуалізації параметрів технологічного процесу. Розроблено програми керування технологічним обладнанням на мові FBD-блоків.

· Здійснено економічне обґрунтування, що підтверджує доцільність модернізації технологічного процесу, шляхом встановлення на ньому сучасних технічних засобів автоматизації;

· Для забезпечення безпечних умов праці виробничого персоналу передбачені інженерні рішення з охорони праці.

Таким чином було розроблено загальну систему автоматизованого управління технологічним процесом випалювання скловиробів в ході виробництва скляної продукції.

Список використаної літератури

1. Документація ВАТ 'Рокитнівський склозавод': інструкція і регламент.

2. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условных приборов и средств автоматизации в схемах. -М.: Стандартиздат.2007.

3. Промышленные приборы а средства автоматизации: Справочник, В.Я. Баранов. 2007

4. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие, А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - 2-е.2008

5. Теплотехническое оборудование стекольных заводов: Справочник, Ю.М.Волгина; - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение, 2007, - 348 с.

6. Общая технология стекла и стекляных изделий: пер. с англ., Е.П.Казеннова; Под ред. Г.С.Борисова, - М: Химия, 2010.

7. Кузенко А. А. Автоматизация технологического процесса отжига стеклоизделий сложной конфигурации в конвейерных печах с комплексированными источниками энергии [Текст]: автореф. дисс. канд. техн. наук: 05. 13. 06/БГУ;науч. рук. Рубанов В. Г. -Белгород, 2006.

8. Лаптев В.И. Автоматический контроль и регулирование технологических параметров в производстве стеклотары. - М.: Легкая индустрия, 2007. - 151 с.

9. Макаров Р.И., Хорошева Е.Р. Применение математического моделирования при исследованиях и проектировании автоматизированных систем в стекольном производстве // Стекло и керамика. - 2006.

10. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие // А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп., - М: Энергоатомиздат, 2010. - 464 с.: ил.

11. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов. 2010

12. Клепач М.І. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу 'Автоматизація технологічних процесів'. - Рівне: УДУВГП, 2006. - 15 с.

13. Баховець Б.О. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу 'Автоматизований електропривод'. - Рівне: РДТУ, 2007. - 68 с.

15. Ярошевська. Інженерні рішення із охорони праці.

17. Охрана труда на предприятиях химической промышлености: учебник для вузов; Е.И.Евдокимов - М: Высшая школа, 2008. - 286 с.