Курсовая работа (т): Автоматизация процесса производства розлива краски

Автоматизация процесса производства розлива краски

Введение

автоматизация краска управление

Автоматизированная система управления и контроля предназначена для управления технологическим процессом (АСУ ТП), оптимизации технологических процессов, автоматизации технологических процессов, поддержания оптимального режима работы технологических аппаратов и учета промежуточных данных, формирования и выдачи отчетной и архивной документации, диагностики измерительного оборудования во всех отраслях промышленности, таких как строительная, пищевая, химическая, нефтеперерабатывающая и др. Станции автоматического управления (САУ) представляют собой многофункциональные электротехнические шкафы и щиты автоматики, основной целью которых является автоматизация технологических процессов. Основными целями автоматизации технологического процесса являются: повышение эффективности производственного процесса; повышение безопасности; повышение экологичности; повышение экономичности.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) - группа решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Может иметь связь с более общей автоматизированной системой управления предприятием (АСУТП).

Под автоматизированной системой управления технологическим процессом обычно понимается целостное решение, обеспечивающее автоматизацию основных операции технологического процесса на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершённое изделие. Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.

Автоматизация позволяет повысить производительность труда, улучшить качество продукции, оптимизировать процессы управления, отстранить человека от производств, опасных для здоровья. Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи. В состав систем автоматизации входят датчики (сенсоры), устройства ввода, управляющие устройства (контроллеры), исполнительные устройства, устройства вывода, компьютеры. Применяемые методы вычислений иногда копируют нервные и мыслительные функции человека. Весь этот комплекс средств обычно называют системами.

Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных результатов. Однако присутствие в решаемых задачах эвристических или сложно программируемых процедур объясняет широкое распространение автоматизированных систем. Здесь человек участвует в процессе решения, например, управляя им, вводя промежуточные данные. На степень автоматизации влияют продолжительность времени, отведенного на решение задачи, и её вид - типовая или нет. Так, при срочном поиске решения нестандартной задачи следует полагаться только на самого себя.

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался немеханизированным.

В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации. В современных условиях автоматизация производства носит комплексный характер и предполагает автоматизацию рабочих машин, технологических линий и блоков, широкое внедрение станков с числовым управлением, линий ЭВМ, программируемых роботов, а также самых дешевых устройств автоматизации - микропроцессоров.

Наибольшее значение имеет развитие гибких автоматизированных производственных систем, обладающих огромными возможностями повышения эффективности, как крупного, так и мелкосерийного многономенклатурного производства. Внедрение таких систем позволяет увеличивать выпуск продукции при сокращении численности занятых, снижать брак и повышать гибкость производственных процессов.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ технологического процесса как объекта управления

Технический параметр - физическая величина, характеризующая какое-нибудь свойство технического устройства, системы, явления или процесса.

Виды технических параметров:

. Входные (внешние) параметры отражают внешние требования к техническому устройству (процессу), их значения или характер изменения с той или иной точностью известны. В данном технологическом процессе входными параметрами являются: уровень воды (в смесительной камере), температура воды, скорость вращения вала мешалки, расход воды на входе, количество красящих пигментов.

. Выходные параметры - это свойства объекта управления, зависящие от входных параметров. В данном технологическом процессе выходными параметрами являются: вязкость смеси, давление воды, уровень жидкости, расход жидкости на выходе.

Возмущающее воздействие (возмущение) - внешняя сила ( причина), вызывающая изменение состояния САР. Возмущение может быть приложено как к объекту регулирования, так и к регулятору. К возмущающим воздействиям в данном технологическом процессе относятся: температура окружающей среды и качество пигментов (добавок).

На рисунке 1 представлена схема анализа технологического процесса:

Рисунок 1 - Схема анализа технологического процесса

Постановка задачи автоматизации:

К основным преимуществам автоматизации производства водных ЛКМ можно отнести: замена человека в задачах, включающих тяжелый физический или монотонный труд; замена человека при выполнении задач в опасных условиях (а именно: пожар, химические ожоги, работа с химически-агрессивными материалами и т.д.); выполнение задач, которые выходят за рамки человеческих возможностей по весу, скорости, выносливости и т.д.; экономика улучшения (автоматизация может вносить улучшения в экономику предприятия, общества или большей части человечества).

Данные цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса производства водных ЛКМ: повышение эффективности производственного процесса; повышение безопасности; повышение экологичности; повышение экономичности; повышение объемов производства; улучшение качества регулирования; повышение коэффициента готовности оборудования; улучшение эргономики труда операторов процесса; обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управления каталогом) ; хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.

1.2 Системы фасовки краски и дозирования жидкостного сырья

Производство лакокрасочной продукции очень востребовано, особенно в связи с ростом рынка строительных и отделочных материалов. Для производства лакокрасочных материалов необходимо отапливаемое помещение, водопроводная вода, стандартная вентиляция.

Для дозирования компонентов краски при её приготовлении и фасовки готового продукта в тару применяются следующие системы:

. Узел фасовки краски и подачи жидкостного сырья - наиболее экономная и простая система с использованием ручного роторного дозатора. Узел фасовки краски и дозирования жидкостного сырья предназначен для автоматизации операций фасовки красок на водной основе в ведерную тару (из пластиковой дежи) с ручным отсечением дозы, а также перекачки жидкостного сырья для производства ЛКМ из емкости с сырьём в пластиковую дежу для приготовления краски. Принцип действия системы заключается в подаче компонентов краски из бочки в дежу для приготовления краски и фасовки готового продукта под действие роторного дозатора. В систему входит пластиковая дежа; роторный дозатор; весы; тележка - опрокидыватель для бочек. Рисунок 2.

Рисунок 2. - Узел фасовки краски и подачи жидкостного сырья

Технические характеристики: рабочая среда - краски на водной основе и компоненты ЛКМ малой и средней вязкости; пластиковая дежа 200 л; работает с металлическими бочками до 215 литров при дозировании жидкостных компонентов ЛКМ; диапазон дозирования 1 - 50 л.; практически реализуемая точность дозирования 10 г.; выходной диаметр - 1/2; производительность - 5 л. за 20 оборотов; роторный дозатор изготовлен из пластика; антистатичный корпус.

. Помповая пневматическая система более удобная в работе система, так как используется пневматический насос и специальный пистолет с отсекающим бескапельным устройством. Помповая пневматическая система предназначена для автоматизации операций фасовки красок на водной основе в ведерную тару (из пластиковой дежи) с полуавтоматическим отсечением дозы, а также для перекачки жидкостного сырья для производства ЛКМ из емкости с сырьём в дежу для приготовления краски. Принцип действия системы заключается в подаче компонентов краски из бочки в дежу для приготовления краски и фасовки готового продукта при помощи помпового устройства. В систему входит помповое устройство: узел фасовки; устройство бескапельного отсечения краски; тумба; весы для тары; пластиковая дежа. Рисунок 3.

Рисунок 3 - Помповая пневматическая система

. Полуавтоматическая пневматическая система наиболее рациональное устройство по системе цена - качество. Не имеет снашивающихся частей, перестраивается под разную вязкость ЛКМ. Полуавтоматическая пневматическая система дозирования жидкостного сырья и фасовки краски предназначена для автоматизации операций фасовки красок на водной основе в ведерную тару (из рабочего резервуара) с полуавтоматическим отсечением дозы, а также для вакуумной перекачки жидкостного сырья для производства ЛКМ из емкости с сырьём через рабочий резервуар в дежу для приготовления краски. Принцип действия оборудования заключается в следующем. Для приготовления краски жидкостное сырьё подаётся в рабочий резервуар под действием вакуума. Затем отмеренная доза жидкостного сырья перетекает в ёмкость для приготовления краски под действием избыточного давления. Операция повторяется, пока все жидкие продукты не окажутся в емкости для приготовления краски. Для розлива готового продукта в тару приготовленная краска подаётся в рабочий резервуар. Из рабочего резервуара продукт поступает в тару под действием избыточного давления (величина которого зависит от вязкости краски), создаваемого регулятором давления. В систему входит: рабочий резервуар (вакуумная дежа из нержавеющей стали 200л); пульт управления; узел фасовки (полуавтомат); тумба; весы. Технические характеристики: рабочая среда - краски на водной основе и компоненты ЛКМ малой и средней вязкости; давление на выходе компрессора (настраивается редуктором давления на компрессоре и контролируется по манометру на компрессоре) 0,6 МПа (bar); максимальный расход воздуха 6 м3/час; давление в РР настраивается фильтром-регулятором давления и контролируется по манометру регулятора. Величина давления в РР подбирается экспериментальным путем и в зависимости от вязкости фасуемого продукта и объема тары варьируется в пределах от 0,2 до 1,0 кгс/см2. Конструктивные параметры: внутренний диаметр гидрокоммуникаций: линии налива 19мм; линии пополнения РР и линии слива 26 мм.; внутренний диаметр сменного сливного наконечника 6, 12, 15 мм. Рисунок 4.

Рисунок 4. - Полуавтоматическая пневматическая система

. Атоматическая двухканальная пневматическая система наиболее удобная в работе, так как имеет автоматическое отсекание дозы и два независимых канала - один на дозирование компонентов краски, другой для фасовки готового продукта. Автоматическая пневматическая система фасовки краски и других типов жидкостей с электронным блоком управления с отсечением дозы по времени. Принцип действия системы заключается в подаче компонентов краски из бочки в дежу для приготовления краски и фасовки готового продукта при помощи помпового устройства. В систему входит: рабочий резервуар (вакуумная дежа из нержавеющей стали 200л); пульт управления; узел фасовки (автомат); тумба. Технические характеристики: рабочая среда - краски на водной основе и компоненты ЛКМ малой и средней вязкости; давление на выходе компрессора (настраивается редуктором давления на компрессоре и контролируется по манометру на компрессоре), МПа(bar) 0,6-0,8(6-8); максимальный расход воздуха 6 м3/час; диапазон дозирования 0,1 - 50 л.; практически реализуемая точность дозирования 5 г.; выходной диаметр 1/2; производительность помпового устройства 48л/мин. Рисунок 5.

Рисунок 5. - Автоматическая двухканальная пневматическая система

. Автоматическая двухканальная пневматическая система - 2 предназначена для автоматизации операций фасовки красок на водной основе в ведерную тару (по первому каналу из рабочего резервуара) с автоматическим отсечением дозы, а также для вакуумной перекачки жидкостного сырья для производства ЛКМ из емкости с сырьём в дежу для приготовления краски (по второму каналу- с использованием мерной ёмкости). Принцип действия оборудования заключается в следующем. Для приготовления краски жидкостное сырьё подаётся в мерную ёмкость под действием вакуума. Затем отмеренная доза жидкостного сырья перетекает в ёмкость для приготовления краски под действием избыточного давления. Операция повторяется, пока все жидкие продукты не окажутся в емкости для приготовления краски. Для розлива готового продукта в тару, приготовленная краска подаётся в рабочий резервуар. Из рабочего резервуара продукт поступает в тару под действием избыточного давления (величина которого зависит от вязкости краски), создаваемого регулятором давления. Доза отсекается автоматически. Рисунок 6.

Рисунок 6. - Атоматическая двухканальная пневматическая система - 2

В систему входит: рабочий резервуар (вакуумная дежа из нержавеющей стали 200л; мерная ёмкость (30л); пульт упраления; узел фасовки (автомат); рабочий стол; весовая платформа для мерной ёмкости; компрессор; весы для тары.

1.3 Химический состав краски

Лаки и краски (лакокрасочные материалы ЛКМ) - это продукты которые при нанесении адгезируют с поверхностью, образуя защитную пленку. Они состоят из нескольких компонентов, каждых из которых имеет свое назначение, влияет на свойства краски и лакокрасочной пленки, формирующейся на поверхности. Это, прежде всего, связующее, пигмент, наполнитель, растворитель и различного рода добавки, компоненты, в зависимости от содержания которых и классифицируют краски. Например, в зависимости от связующего (обеспечивает адгезию к подложке и защищает ее) краски бывают масляные, алкидные, акриловые, силиконовые, силикатные, меловые, известковые, цементные и так далее.

Кстати, связующее (называемое иногда и смолой, и пленкообразователем) является одним из важнейших компонентов лакокрасочной продукции. От применяемого связующего зависят физико-механические свойства краски, то есть пленкообразование, эластичность, твердость, износостойкость, блеск и высыхание.

Для масляных красок связующим могут служить: масло, высыхающее путем окисления (чаще всего льняное), олифа на льняном масле, маслонасыщенная алкидная смола или смесь различных масел. Льняное масло представляет низкомолекулярное связующее, которое хорошо проникает в древесину, образуя плотную водонепроницаемую пленку. Краски на льняном масле отличаются высоким сухим остатком, поскольку это связующее не нуждается в разведении растворителями. Эти краски часто применяются в качестве грунтовок, например, для обшивки досками. Преимуществом масляных красок есть высокая степень наполняемости и небольшой расход. Но для них характерно медленное высыхание.