Развитие комплексной автоматизации и механизации производственных процессов в промышленности

Министерство труда, занятости  и социальной защиты РТ

Государственное бюджетное образовательное  учреждение среднего профессионального  образования

Нижнекамский нефтехимический  колледж

 

 Специальность 240404                                                        Группа 1031-з

 

Контрольная работа

по дисциплине

Автоматизация технологических процессов

 

 

 

Выполнил                                                                              Хафизов М.М.

Проверил                                                                                Чепко Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

2013 
Вопрос 1

Развитие комплексной автоматизации  и механизации производственных процессов в промышленности.

Производственные предприятия  являются основным звеном единого народнохозяйственного  комплекса. Главной задачей предприятия являются всемерное удовлетворение общественных потребностей народного хозяйства в его продукции с высокими потребительскими свойствами и качеством при минимальных затратах, увеличение вклада в ускорение социально-экономического развития страны и обеспечение на этой основе роста благосостояния своего коллектива и его членов.

Производственное предприятие  первостепенное значение обязано придавать  активизации человеческого фактора, улучшению условии труда, усилению его творческого содержания, постепенному превращению труда в первую жизненную потребность.

Для решения указанных задач  на всех производственных предприятиях необходимо добиваться резкого уменьшения, а в перспективе ликвидации тяжелого физического, монотонного и малоквалифицированного труда, широко внедрять передовую технологию, автоматизацию и механизацию, повышать технический уровень и совершенствовать организацию производства, обеспечивая тем самым его всестороннюю интенсификацию, ускорение научно-технического прогресса, рост производительности труда и увеличение прибыли.

На современном этапе исключительную актуальность приобрела комплексная  механизация и автоматизация  производственных процессов на базе применения вычислительной техники, системы  машин, автоматических манипуляторов с программным управлением, автоматизированных и роботизированных комплексов и линий, гибких производственных систем, охватывающих основное, вспомогательное и обслуживающее производства.

Необходимость внедрения гибких автоматизированных производств диктуется высокими темпами научно-технического прогресса, быстрой сменяемостью объектов производства. Производственные процессы, основанные на применении автоматических линий с жесткой системой автоматического управления, многопозиционном и многоинструментальном технологическом оборудовании, не могут быстро переналаживаться на выпуск другой продукции. Это приводит к тому, что устаревшие модели техники (автомобили, тракторы, вагоны и их части) выпускаются до тех пор, пока не наступит предельный износ технологического оборудования. А это приводит к сдерживанию научно-технического прогресса не только у производителей техники, но и у ее потребителей (например, выпуск моделей вагонов с малой грузоподъемностью и погонной нагрузкой не позволяет формировать тяжеловесные поезда в пределах существующей длины станционных путей и тем самым повышать пропускную способность железных дорог более быстрыми темпами, выпуск поглощающих аппаратов автосцепки с небольшой энергоемкостью не позволяет повысить скорость формирования поездов и т. П.).

Необходимость автоматизации производственных процессов в основном, во вспомогательном  и обслуживающем производствах  обусловлена не только задачей повышения  производительности труда, но и социальным фактором. Она характеризуется существенными  изменениями в быту и жизни народа, повышением уровня образования и изменением требований к условиям работы и содержательности трудовых процессов.

Под автоматизацией производства понимается комплексная конструкторско-технологическая  задача создания новой техники, принципиально отличной от технического арсенала средств неавтоматизированного производства, обеспечивающей сокращение трудовых затрат, улучшение условий производства, повышение объема выпуска и качества продукции.

Различают частичную, полную и комплексную автоматизацию производства. Под частичной понимают автоматизацию процессов, при которой часть затрат энергии людей заменена затратами энергии неживой природы, включая управление. При частичной автоматизации может быть автоматизировано, например, управление, а регулирование и контроль выполняет рабочий.

Под полной понимают автоматизацию процессов, при которой все затраты энергии людей заменены затратами энергии неживой природы включая управление. Полная автоматизация предполагает автоматизацию управления, регулирования и контроля. Рабочий в этом случае производит настройку и наладку устройств, включает их и отключает после выполнения автоматической машиной заданного числа циклов.

Автоматизация любых производственных процессов должна строиться на основании  трех принципов:

1) принципа достижения конечного  результата, характеризующегося тем,  что средства автоматизации должны  не только замещать человека, а выполнять производственные  функции быстрее и лучше;

2) принципа комплексности, характеризующегося  тем, что при выборе объекта автоматизации необходимо учитывать во взаимосвязи предметы труда, технологию, оборудование, системы управления и обслуживания, системы удаления отходов, вопросы охраны окружающей среды, безопасности и условий труда операторов и т. П.;

3) принципа необходимости, характеризующегося тем, что средства автоматизации должны применяться там, где без них нельзя обойтись и где они обеспечивают повышение эффективности производства.

1.2. Этапы развития автоматики и автоматизации производственных процессов

Автоматизация производственных процессов в своем развитии проходит три этапа. Первый – автоматизация рабочего цикла машины, создание полуавтоматов и автоматов. На этом этапе широко используются такие системы автоматики, как системы автоматического поддержания заданной скорости, давления, температуры, уровня, создаются автоматически действующие механизмы холостых ходов и системы управления рабочим циклом.

Автоматизация рабочего цикла машин  потребовала создания специальных  устройств (регуляторов), обеспечивающих поддержание заданных параметров при работе машины. Первый в мире промышленный автоматический регулятор был создан в 1765 г. Русским механиком И.И. Ползуновым. Регулятор служил для поддержания постоянного уровня воды в котле паровой машины. Измерительный орган – поплавок, перемещаясь, изменял подачу жидкости пропорционально изменению ее уровня. Принцип управления – реакция измерительного органа на отклонение управляемой величины от заданного значения, использованный И. И. Ползуновым, является основным принципом управления и в современных системах.

Первый этап автоматизации  характеризуется разработкой по мере развития техники универсальных  автоматов и полуавтоматов (превышают  по производительности неавтоматизированные станки, но имеют худшую мобильность), специализированных и специальных автоматов и полуавтоматов (специализированные машины переналаживаются на обработку узкой группы однотипных изделий, а специальные проектируются для конкретного изделия и поэтому имеют наибольшую производительность), агрегатных станков (решают проблемы автоматизации массового производства) и станков с числовым программным управлением (ЧПУ) (отличаются высокой мобильностью и высокой степенью автоматизации).

Высшей формой автоматизированного  производства на первом этапе являются поточные линии из полуавтоматов и автоматов, где основные технологические процессы выполняются автоматически, а межстаночная транспортировка, накопление заделов, контроль качества, удаление отходов осуществляются вручную или механизированным способом. Для межстаночной транспортировки и загрузки станков могут применяться автооператоры и промышленные роботы. Первые простейшие промышленные роботы (теперь их называют автооператоры) появились в начале 60-х годов.

Появление станков с ЧПУ и  промышленных роботов дало возможность создания гибких технологических комплексов, решающих задачи автоматизации операций на новом техническом уровне.

Автоматизация отдельных машин  или технологических операций достаточно широко применяется на вагоностроительных, вагоноремонтных заводах и в вагонных депо. Первые автоматические установки, манипуляторы и поточно-механизированные линии для ремонта вагонов и их частей были разработаны и внедрены в начале 60-х годов в вагонном депо Московка. В настоящее время вагоноремонтные заводы, вагонные депо начинают применять станки с ЧПУ (ВРЗ им. Войтовича и др.), промышленные роботы (вагонное депо Люблино) и манипуляторы.

Второй этап автоматизации – автоматизация системы машин (создание автоматических линий), которая охватывает автоматизацию транспортировки, изменения ориентации, накопления заделов и управления машинными комплексами.

Этот этап автоматизации  базируется на полной механизации технологических  процессов, системах дистанционного контроля и управления. Он характеризуется  автоматизацией всего производственного процесса. Первая в СССР автоматическая линия была создана в 1939 г. Преимущество автоматических линий заключается в возможности варьирования числом машин-автоматов, встраиваемых в линию.

Автоматическая специальная  линия с использованием манипулятора на операции чистовой обработки подступичной части и накатки действует на Крюковском вагоностроительном заводе, на Попаснянском ВРЗ – автоматизированная поточная линия ремонта колесных пар.

Автоматические и автоматизированные линии при ремонте вагонов и их частей на вагоноремонтных заводах и депо не могут иметь широкого распространения из-за рассмотренных выше особенностей этого производства.

Создание гибкой производственной системы (ГПС) дало возможность проектировать  гибкие автоматизированные линии, которые позволяют решать вопросы автоматизации не только массового, но и серийного производства. Первые ГПС появились в США в 1967г., Японии и Великобритании – 1969 г. Около 75 % всех функционирующих ГПС предназначены для изготовления плоских и корпусных деталей.

Третий  этап автоматизации – комплексная автоматизация с использованием управляющих ЭВМ, которые для каждого момента времени рассчитывают оптимальные режимы технологического процесса и вырабатывают управляющие команды по всем автоматизируемым операциям.

Этот этап автоматизации  характеризуется применением автоматизированных участков, цехов, предприятий, включающих несколько связанных по технологическому маршруту автоматических линий или гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления технологическими процессами (АСУТП). Первый завод-автомат создан в СССР в 1950 г.

Вопрос 13.

Укажите назначения нормирующих преобразователей. Приведите  схему и поясните принцип работы нормирующего преобразователя типа НП-П3.

 

Преобразователь нормирующий типа НП-П3 предназначен для преобразования сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков, выраженных в единице взаимоиндуктивности 0-10 mH или минус 10-0-плюс 10 mH в унифицированный  сигнал постоянного тока 0-плюс 5 mH и выпускается в общепромышленном и тропическом исполнениях.

Преобразователь НП-П3 применяется  для работы с манометрами дифманометрами и расходометрами, дифференциально-трансформаторные преобразователи которых имеют унифицированный сигнал 0-10 mH и минус 10-0- плюс 10 mH при номинальном токе питания 125мA частотой 50Гц.

Преобразователь предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

• источник питания — сеть переменного тока с напряжением 220В с допустимыми отклонениями от +10% до -15%, с частотой(50±1)Гц и коэффициентом высших гармоник не более 5%;
• температура окружающего воздуха от +5 до +50°С;
• относительная влажность воздуха до 80% при температуре 35°С и более низких температурах без конденсации влаги;
• внешние магнитные поля напряженность до 400 А/м;
• вибрация с частотой до 25Гц с амплитудой виброперемещения не более 0,1 мм.

Преобразователь не предназначен для работы во взрывоопасных и пожароопасных помещениях, а также в помещениях, содержащих в воздухе примеси агрессивных веществ.

Структурная схема преобразователя приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Структурная схема преобразователя

УПТ — усилитель постоянного тока, М — магазин комплексной взаимноиндуктивности, 1 — демодулятор, 2 — операционный усилитель, 3 — полупроводниковый усилитель, 4 — устройство обратной связи, 5 — устройство контроля исправности, 6 — полупроводниковый стабилизатор, 7 — корректор, ПП-приборы-потребители уницированного сигнала, ПСН — приемник сигнала неисправности, ИН — источник напряжения постоянного тока 10-126 (питание устройства контроля), Н — нагрузка приемника сигнала неисправности (820Ом), ДТ — дифтрансформаторный датчик.

Напряжение переменного тока с магазина взаимоиндуктивности Р-5017 (дифтрансформатора Д1) преобразовывается демомулятором 1 в пропорциональное напряжение постоянного тока и суммируется с напряжением корректора 7.

Результирующий сигнал усиливается  операционным 2 и полупроводниковым 3 усилителем постоянного тока, охваченными глубокой отрицательной обратной связью через устройство обратной связи 4, позволяющее, в случае необходимости, линеаризовать характеристику комплекта датчик — преобразователь.

В преобразователях, имеющих линеаризатор, линеаризация выходной характеристики комплекта осуществляется методом кусочно- линейной аппроксимации, который позволяет с точностью до 0,5-1,0% линеаризовать характеристики используемых датчиков.

Питание магазина взаимоиндуктивности  Р5017 (дифтрансформатор датчика) и демодулятора осуществляется от полупроводникового стабилизатора напряжения переменного тока 6.

Для контроля исправности усилительного  тракта преобразователя исправности  линии связи преобразователя  с датчиком и нагрузкой в схему преобразователя введено специальное устройство контроля 5.