В методичному посібнику розглянуто найбільш важливі питання, що пов’язані з проектуванням систем автоматизації та систем автоматичного управління: побудова схем автоматизації, порядок розрахунку систем та елементів автоматизації, вибір та обґрунтування схем виробничих процесів, розрахунок та вибір електрообладнання, релейного захисту та автоматизації мереж, техніко-економічне обґрунтування використаних рішень, а також вимогами по змісту, розробці та оформленню необхідного пакету документації по дипломному проектуванню.

Для студентів аграрних вищих навчальних закладів I – IІ рівнів акредитації зі спеціальності “Монтаж обслуговування та ремонт електротехнічних установок в агропромисловому комплексі“. Буде корисним для інженерно-технічних працівників, які пов’язані з проектуванням систем автоматизації та САК.

Розглянуто, обговорено та затверджено

на засіданні циклової комісії відділення

“Електрифікація та інформаційні системи”

Протокол № 7 від 04 квітня 2015 року.

Голова циклової комісії__________Мельничук В.В.

ЗМІСТ.

Передмова…………………………………………………………………………..……..6

1. Загальні питання проектування.................................................................................9

1.1. Основні вимоги до проектів………………………………………………...…….11

1.2. Позначення документів дипломних проектів………………………………......15

1.3.Оформлення пояснювальної записки дипломних проектів…………..……....17

1.3.1. Загальні вимоги……………………………………………………..……………17

1.3.2. Структура пояснювальної записки……………………………..……………..19

1.3.3. Титульний аркуш…………………………………………………..…………….20

1.3.4. Завдання на виконання дипломних проектів………………..……………….20

1.3.5.Відомість проектів…………………………………………………..…………….21

1.3.6. Реферат…………………………………………………………….………………22

1.3.7. Зміст…………………………………………………………………….………….23

1.3.8. Вступ.........................................................................................................................24

1.3.9. Побудова тексту………………………………………………………….……….25

1.3.10. Викладення тексту пояснювальної записки………………………….……..27

1.3.11. Оформлення формул…………………………………………………………...29

1.3.12. Оформлення таблиць…………………………………………………………..31

1.3.13. Оформлення ілюстрацій, схем та рисунків…………………………………33

1.3.14. Оформлення приміток…………………………………………………………34

1.3.15. Оформлення посилань…………………………………………………………35

1.3.16. Висновки та рекомендації……………………………………………….……..36

1.3.17. Оформлення списку використаних джерел…………………………………36

1.3.18. Оформлення додатків…………………………………………………………..40

1.3.19. Правила виконання графічного матеріалу...................................................42

2. Структура та хід виконання проекту з дисципліни “Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування”.................................51

2.1. Структура і хід виконання проекту………………………………………….…..51

2.1.1. Вступна частина…………………………………………………….….…………51

2.1.2. Розрахункова частина……………………………………………....……………51

3. Складання алгоритму керування процесом………………………….…………...72

3.1 Умовні позначення блок – схеми…………………………………….…………....72

3.2 Розробка завдання на програмування контролера………………..…………...73

3.3. Розрахунок засобів автоматизації……………………………………….……….82

3.4. Технічні дані трансформаторів..............................................................................84

3.5. Основні технічні дані деяких електромагнітних малогабаритних реле постійного струму………………………………………………………………………86

3.6. Основні дані деяких резисторів................................................................................88

Вибір щитів і пультів керування…………………………………….…...……………91

Розрахунок показників надійності…………………….…………….………………...95

Зразок виконання курсового проект..………………………………….….…………102

Етикетка.............................................................................................................................103

Відомість проекту………………………………………………………….……………105

Реферат…………………………………………………………………….…………..…106

Зміст………………………………………………………………………….……..……..107

Вступ………………………………………………………………………….……..…….108

1.Виробничо-господарська характеристика……………….…………….…………..110

1.1.Виробнича діяльність господарства……………………………….……………..110

1.2.Характеристика енергетичної бази господарства……………………….….…..111

1.3.Характеристика енергетичної служби господарства…………………….……111

1.4.Вихідні дані для курсового проектування…….…………….…………….……..112

1.5.Обґрунтування вибору теми проекту……………………………………….……112

2. Автоматизація технологічного процесу сушильної камери…………….……..114

2.1.Технологія сушіння деревини…………………………………………….…….…114

2.2.Розробка функціональної схеми сушильної камери………………….……..…115

2.3.Розробка принципової схеми………………………………………………….…116

2.4. Вибір елементів схеми автоматизації…………………………………………....118

3. Техніко-економічне обґрунтування проекту………………………………..…….122

3.1.Визначення основних показників надійності САУ………………………..…....122

3.2. Економічна ефективність від автоматизації технологічного процесу……………………………………………………………………………….…...125

Висновок…………………………………………………………….……………………133

Список використаних літературних джерел…………………...……………...…….134

Додатки………………………………………………………………………………..….135

ПЕРЕДМОВА

Основним та постійним завданням, що стоїть перед АПК, є виробництво сільськогосподарської продукції в необхідній кількості та високої якості для задоволення потреб суспільства. Вирішення цього завдання можливе лише на основі використання новітніх, високомеханізованих технологій, високого ступеня автоматизації виробничих процесів та широкого використання електричної енергії, як для безпосереднього її впливу на продукт переробки, так і для перетворення її в інші види енергії (теплову, механічну та ін.). В наш час практично весь парк технологічного обладнання з переробки та виробництва продукції сільського господарства оснащений силовим електрообладнанням (електропривід, електронагрівачі, освітлювальні та опромінювальні установки, установки електронно-іонної технології та ін.). У зв’язку з цим значно збільшується споживання електричної енергії, і в значній мірі підвищуються вимоги до її якості (відхилення напруги, частоти, синусоїдальності та ін.).

Автоматизація технологічних процесів - це етап комплексної механізації, що характеризується звільненням людини від безпосереднього виконання функцій управління технологічними процесами і передачею цих функцій автоматичним пристроям. При автоматизації технологічних процесів отримання, перетворення, передача і використовування енергії, матеріалів і інформації виконуються автоматично за допомогою спеціальних технічних засобів і систем управління.

Істотними тенденціями сучасного сільськогосподарського виробництва є, з одного боку, постійне зростання його масштабів, підвищення кількості і якості сільськогосподарських продуктів, з іншого - прогресуючий дефіцит робочої сили, непопулярність монотонної і важкої фізичної ручної праці в рільництві і тваринництві. Найважливішим, а часто і єдиним засобом вирішення протиріч між ними є комплексна механізація і автоматизація виробництва.

Завдяки механізації і автоматизації різко зростає продуктивність праці.

Питання комплексної автоматизації мають велике народногосподарське значення, тому що їх впровадження гарантує економічний ефект. Так, комплексна автоматизація приготування кормів на потокових лініях знижує затрати праці в 4-5 разів і зменшує собівартість їх приготування на 30-50 %.

Зростання технічної оснащеності та широка електрифікація поряд із розробкою прогресивних технологій сільськогосподарських процесів створюють умови для комплексної електромеханізації й автоматизації виробничих процесів. Розвиток останньої у сільському господарстві ґрунтується на багатому досвіді автоматизації у промисловості, проте їй властиві деякі специфічні особливості (наприклад, зв'язок з біологічними об'єктами, безперервність і повільне протікання технологічних процесів, агресивність навколишнього середовища, широкі зміни температури, вологості тощо).

Сучасній автоматизації сільськогосподарського виробництва властиве широке застосування нової елементної бази, зокрема мікропроцесорів і мікро-ЕОМ, правильне використання яких дозволяє реалізувати будь-які складні алгоритми функціонування автоматичних систем, підвищити їх надійність, зменшити габарити, енергомісткість тощо. Водночас забезпечення сільськогосподарського виробництва системами управління такого складного рівня при порівняно низькій кваліфікації обслуговуючого персоналу і відсутності відповідних розробок виключно важлива справа. У даному випадку питання ускладнюється тим, що практично йдеться про наступне покоління засобів обчислювальної техніки, тому що попередні обчислювальні засоби недостатньо використовувались в практиці сільськогосподарського виробництва, а необхідно застосовувати в технологічних процесах мікропроцесори і мікро-ЕОМ.

Спеціаліст з автоматизації сільськогосподарського виробництва повинен відмінно знати тонкість технології сільськогосподарського виробництва, його організації, економіки і планування. Він повинен добре розбиратися в механічних, електричних, гідравлічних і пневматичних пристроях автоматики, особливо

комплексної механізації, електрифікації і автоматизації технологічних процесів. Фахівець повинен уміти науково обґрунтувати рішення технологічних, технічних і організаційно-економічних задач автоматизації поточного і перспективного характеру, направлених на підвищення ефективності виробництва.

Автоматизація сільськогосподарського виробництва підвищує надійність і продовжує термін роботи устаткування, полегшує і оздоровляє умови праці, підвищує безпеку праці і робить його престижнішим, скорочує текучість робочої сили і економить затрати праці, збільшує кількість і підвищує якість продукції, прискорює процес стирання відмінностей між працею розумовою і фізичною, промисловою і сільськогосподарською.

Впровадженню засобів автоматики сприяє науково-технічний прогрес в сільському господарстві, який полягає в швидкому зростанні технічної і енергетичної озброєності сільськогосподарської праці, бурхливому розвитку наукових досліджень з всебічним застосуванням, наукової апаратури не тільки в електромеханізації і меліорації, але й у області агрозоотехнічного обслуговування і техніко-економічних розрахунків, у прискореному розвитку теорії і практики використовування автоматично діючих засобів і систем для заміни фізичної і розумової праці працівників сільського господарства, у широкому використовуванні досягнень засобів зв’язку і диспетчерського управління, що дозволяє істотно поліпшити організацію і ефективність праці фахівців і керівників сільськогосподарського виробництва.

ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ ПРОЕКТУВАННЯ

Залежно від обсягу завдань, які на неї покладені, автоматизація класифікується так:

· часткова, що передбачає автоматизацію окремих технологічних процесів, пристроїв, елементів обладнання;

· комплексна—провадиться на дільниці, у бригаді, в цеху, підприємстві, які функціонують як єдиний взаємопов’язаний комплекс; при цьому автоматизацією охоплені основні виробничі функції підприємства, відділення;

· повна—передбачає передачу всіх функцій управління і контролю виробництвом автоматичній системі управління.

При розробці системи автоматизації кожний агрегат, механізм, технологічний процес, виробництво, які підлягають автоматизації, називають об’єктом управління. Поєднання об’єкта управління з комплексом технічних засобів автоматизації прийнято називати системою автоматичного управління. Властивості (статичні та динамічні) об’єкта автоматизації визначають структуру комплексу технічних засобів автоматизації. Тому поняття об’єкта управління — одне з центральних у теорії автоматичного управління.

При автоматизації технологічних процесів використовуються різні системи автоматичного управління, які класифікуються за такими ознаками:

· принципом функціонального зв’язку між змінними — розімкнені та замкнуті;

· характером зміни заданого значення змінної — системи стабілізації, програмні та слідкуючі системи;

· принципом формування регулюючої дії — системи, в яких управління здійснюється по відхиленню регульованої величини, інваріантні та комбіновані;

· властивостями в стійкому режимі — статичні та астатичні;

· характером сигналів, що використовуються в системах,— безперервні, релейні, імпульсні, цифрові;

· ступенем ідеалізації математичної моделі — лінійні і нелінійні, стаціонарні і нестаціонарні, із зосередженими і розподіленими параметрами;

· можливістю змінювати характеристики — адаптивні та неадаптивні;

· видом допоміжної енергії—електричні, пневматичні та гідравлічні.

При створенні систем автоматизації важливо встановити найбільш доцільний рівень автоматизації виробничого процесу, що визначається перш за все економічною ефективністю в умовах конкретного виробництва.

Розробка систем автоматизації провадиться у певній послідовності. Насамперед розробляють структурну схему, яка дозволяє визначити складові частини об’єкту, а також зв’язки між ними. Потім розробляють схему автоматизації, на основі якої встановлюють функціональні властивості кожного з елементів системи зокрема і всієї системи в цілому. Наступний етап — дослідження властивостей об’єкта автоматизації як статичних, так і динамічних, що дозволяє вибрати для об’єкта відповідний алгоритм управління та регулятор (комплекс технічних засобів), який реалізує цей алгоритм. Потім розробляють схеми принципову, з’єднань та підключень, вибирають щитову продукцію і оцінюють ефективність розробленої схеми.

Кожний функціональний комплекс містить певний закономірно зв’язаний набір пристроїв. Різниця у номенклатурі і технічних характеристиках пристроїв комплексів потребує і різниці у структурі проектування, тобто об’єму, послідовності і методики розрахунків, перевірок і виробу електротехнічного обладнання з урахуванням СНиП, ПУЭ, ПТЕ і ПТБ.

Не дивлячись на цю різницю, якісне проектування систем автоматизації технологічних процесів пов’язано безпосередньо з удосконаленням технічної документації, яка повинна утворюватись на основі діючих стандартів ЕСКД і ДСТУ,

що установлюють єдині взаємозв’язані правила і положення з розробки і обертання конструкторської документації.

ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО ПРОЕКТІВ.

При розробці проектної документації систем автоматизації технологічних процесів і систем автоматичного керування необхідно зважити на наступні основні вимоги:

- дотримання стадійності проектування;

- суворе дотримання вимог норм технологічного і будівельного проектування і державних стандартів(ДСТУ);

- широке використання типових або повторно застосовуваних рішень;

- застосування найбільш сучасної організації і керування системами автоматизації;

- облік перспективи розвитку системи (7-10 років);

- застосування уніфікованого серійно вироблюваного обладнання;

- забезпечення економічності застосовуваних рішень;

- раціональне використання існуючих комунікацій;

- забезпечення економічності застосовуваних рішень і потужностей.

Особливе місце серед нормативних документів займає комплекс державних стандартів – „Единая система конструкторської документації” (ЕСКД) та ДСТУ (Державні стандарти України). Ця найважливіша система постійно діючих технічних і організаційних вимог, які забезпечують взаємообмін конструкторської документації без її переоформлення між галузями народного господарства і окремими підприємствами, дозволяє забезпечити розширення уніфікації під час конструкторської розробки об’єктів спрощення форм і скорочення номенклатури документів.

Єдині правила і положення за порядком розробки, оформлення і поводження

конструкторської документації, установлюваних ЕСКД, поширюються на усі види конструкторських документів, на обліково-регістраційну, нормативно-технічну і технологічну документацію, а також на науково-технічну і навчальну літературу.

Стандарти ЕСКД розподілені за наступними класифікаційними групами (ГОСТ 2.001-70): 0 – Загальні положення; 1 – Основні положення; 2 – Класифікація і позначення в конструкторських документах; 3 – Загальні правила виконання креслень; 4 – Правила виконання креслень виробів машинобудування і приладобудування; 5 – Правила поводження конструкторських документів (облік, зберігання, дублювання, занесення змін); 6 – Правила виконання експлуатаційної і ремонтної документації; 7 – Правила виконання схем; 8 – Правила виконання документів будівельних і суднобудування; 9 – Інші стандарти.

Під час проектування будь-яких об’єктів формуються певні цілі і вирішуються найрізноманітніші питання. З метою досягнення поставлених цілей процес проектування поділяють на окремі стадії. На кожній стадії вирішується певний круг питань, обсяг і черговість яких виключає можливість упустити рішення важливих питань проектування для конструкторської документації ГОСТ 2.103-68 «ЕСКД. Стадии проектирования» установлює стадії розробки і етапи виконання робіт. Обов’язковість виконання стадій і етапів розробки конструкторської документації установлюється технічним завданням на розробку. Стандартом передбачені наступні стадії проектування: технічна пропозиція, технічний проект, ескізний проект, розробка робочої документації.

Основою для розробки проектної документації є технічне завдання.

Технічне завдання (ГОСТ 15.001-73) – це документ, що визначає:

- мету розробки системи автоматизації;

- найменування об’єкта і задачу проектування;

- підстави для проектування;

- технічні вимоги до надійності, технологічності, рівня уніфікації і стандартизації;

- вимоги до безпеки і умов експлуатації;

- перелік питань, які підлягають розробці;

- вимоги до розробки варіантів проекту;

- стадійність проектування;

- перелік обов’язкових креслень і схем;

- особливі умови проектування.

Технічна пропозиція – початкова стадія проектування. Вона розробляється з метою виявлення додаткових і уточнених вимог, які не обліковані у технічному завданні, виявлення можливих варіантів рішень, вибору оптимального варіанту. Технічна пропозиція є відповіддю проектувальника на задачі, вимоги і обмеження приведені у технічному завданні. Необхідність розробки технічної пропозиції і перелік робіт, які виконуються на даній стадії проектування визначається технічним завданням. Вимоги до розробки технічної пропозиції встановлює ГОСТ 2.118-73 «ЕСКД. Техническое предложение».

Технічний проект – передує стадії розробки робочої документації, тому він більш повно визначає проектований об’єкт і містить остаточний техніко-економічний розрахунок, технічні рішення об’єкта в цілому і його складових частин. На цій стадії повинні бути вирішені усі питання, пов’язані з монтажем, транспортуванням і зберіганням обладнання, повинні бути пророблені питання експлуатації, визначена номенклатура поставок (купованих виробів) і складено завдання на робочу документацію.

Від ступеню відроблення технічного проекту у значному ступені залежать строки виконання і якість робочої документації. Вимоги до виконання технічного проекту встановлює ГОСТ 2.120-73 «ЕСКД. Технический проект».

Робоча документація – це технічна документація, затверджена в установленому порядку, яка містить остаточні проектні рішення, оцінку економічної ефективності прийнятих рішень і уточнений перелік заходів по підготовці об’єкта до упровадження. Робоча документація складається за результатами попередніх стадій

проектування і використовується безпосередньо під час спорудження проектованого об’єкта. На цій стадії усуваються всі зауваження, виявлені при обговоренні і прийнятті технічної документації попередніх стадій проектування. Недоробки конструкторської документації не допускаються, і наявність їх є дефектом розробки.

Необхідно визначити, що для об’єктів сільської електрифікації поширено одно стадійне проектування, яке передбачає розробку технічного проекту на об’єкт проектування і доповнюється робочою документацією по його спорудженню.

Для кожної стадії проектування у відповідності до ГОСТ 2.102 «ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов» передбачена певна номенклатура конструкторської документації.

Наприклад, у склад робочої документації на об’єкт автоматизації входить наступний комплект документів:

- відомість технічного проекту;

- специфікація на обладнання об’єкта проектування;

- пояснювальна записка;

- креслення загального виду обладнання, щитів та ін.;

- принципові схеми технологічного обладнання;

- схеми розміщення елементів обладнання;

- принципові схеми вторинних кіл, захисту і автоматики;

- схеми з’єднань і вмикань силового електрообладнання, пристроїв захисту і автоматики;

- функціонально-технологічні схеми;

- структурні схеми обладнання;

- схеми підключень обладнання;

- схеми електричного освітлення;

Предыдущая12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая