Автоматизация производственных процессов

 Введение 

    Автоматизация производственных процессов - одно из важнейших      направлений технического процесса всех отраслей народного хозяйства     нашей страны. В настоящее время средства автоматики получают самое   широкое применения в различных сферах деятельности человека.               Автоматика это совокупность методов и технических средств, исключающих участие человека при выполнении операций конкретного процесса.

    Автоматическое  управление - это поддержание нормального            функционирования технологического объекта осуществляется с помощью автоматического управления.

    Автоматизация осуществляется с помощью технических  средств       обеспечивающий сбор, хранение, передачу и обработку информации, а также формирование управляющих воздействий на объект управления.                Техническая направленность автоматизации позволяет организовать          технологические процессы с такой скоростью, точностью, надежностью и экономичностью, которую человек обеспечить не может.

    По  степени автоматизации производства различают частную,             комплексную и полную автоматизацию. Частная автоматизация это            автоматическое выполнение отдельных производственных операций,       осуществляемых в тех случаях, когда определенные технологические       процессы вследствие своей сложности или быстродействия невыполнимы для человека. Комплексная автоматизация автоматическое выполнение всех основных производственных операций участка. Полная автоматизация    высшая степень, при которой автоматизируются все основные и              вспомогательные участки производства, включая систему управления и   контроля.

    В данное время при развитии компьютерной промышленности            существенно облегчило контроль за техническими процессами на              производстве. Развитие вычислительной техники привело к созданию       больших автоматических систем для управления сложными                           производственными процессами и ценными отраслями промышленности.

    Автоматизация производственных процессов одно из основных            направлений технического прогресса, основа повышение                             производительности труда, так как позволяет увеличить производительность технологического оборудования и работоспособность обслуживающего     персонала, повышает безопасность работы, а также позволяет осуществлять новые высокоинтенсивные процессы, недопустимы при ручном управлении.

    

    «Амурский кабельный завод» – это мощный промышленный комплекс, известный своей  продукцией не только по всей России, но и во многих     странах мира. Продукция с маркой «Амуркабеля» не раз отмечалась на      различных всероссийских и международных выставках. В 2000 году предприятие приняло участие и стало дипломантом конкурса «Сто лучших товаров России», а также лауреатом премии администрации Хабаровского края в области качества.

    Сегодня «Амурский кабельный завод» современный  производственно технический комплекс, который располагается на площади 56 гектаров.    Число работающих на предприятии составляет 1000 человек. В сегодняшнем ассортименте «Амуркабеля» более  25 групп кабельных изделий различного назначения с количеством маркоразмеров свыше 4500. Среди них кабели для промышленного и гражданского строительства, связи,  железных дорог,    нефтегазовой промышленности, провода для воздушной электропередачи, судостроения и кабели управления, полевые, шахтные, телефонные  и другие.      

    

    Недавно введен в действие новейший конструкторский  комплекс,    включающий современный  компьютер, плоттер и сканер. Комплекс        предназначен для выпуска чертежно-конструкторской документации, а также для проектирования, разработки и моделирования изделий. Руководство    завода на повышение уровня автоматизации производства ежегодно           выделяет 1 млн.рублей.

    Непрерывное техническое перевооружение, внедрение новых             конструкций, материалов и средств контроля, совершенствование              технологии, качества продукции. Это направление, по которому развивается предприятие. Планируется дальнейшие внедрения нового оборудования и освоение новых типов кабельной продукции.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1 Техническая характеристика предприятия 

    «Амурский кабельный завод» – это мощный промышленный комплекс, известный своей продукцией не только по всей России, но и во многих     странах мира.

    В 1956 году производственная деятельность завода начинается в цехе № 4 с выпуска неизолированного провода. Начат выпуск силовых, судовых и шланговых кабелей, установочных и осветительных проводов.

    В 1961 год вводится в эксплуатацию цех  № 1 по производству медной и алюминиевой проволоки. Осваивается производство полевых и судовых    малогабаритных кабелей. Приступил к работе новый резиноделательный цех. Вводится в строй новый цех № 3, в котором осваивается производство       сигнально-блокировочных, контрольных, силовых и телефонных кабелей, кабели дальней связи.

    В 1966 году происходит наращивание производственных мощностей, и это позволяет к концу 1970 года выпускать 79 видов кабельной продукции, номенклатура включает 1800 наименований.

    В 1971 – 1975 годах идет мощное техническое перевооружение:         внедрено более 50 новых технологических процессов, налаживается          производство подводного кабеля, мощных радиочастотных кабелей, кабелей  управления.

    В 1980 году сдан в эксплуатацию комплекс судовых кабелей площадью 18 тыс.кв.м. Внедряются совмещенные технологические процессы и           автоматические линии МЕЛ – 2400, МЕЛ – 120.

    В 1981 – 1985 года внедряются высокоскоростные волочильные машины с совмещенным  отжигом.

    В 1986 – 1990 года внедряются четырех фонарная крутильная машина, обеспечивающая скрутку до 61 жилы. Осваивается повивный  экран.

    В 1991 – 1995 года внедрена технология коррозионно-защитных экранов из медных лент судовых кабелей. Освоена холодная стыковая сварка        алюминиевой проволоки. Внедряются новые технологии: изготовление       телефонного кабеля до 300 пар; производство силовых кабелей с полевенил хлоридной изоляции до 150 кв. Выпущены опытные партии кабеля с           теплостойкой изоляцией. Начато производство сигнально-блокировочных и телефонных кабелей с гидрофобным заполнением. Освоена технология      расцветки жил и производство LAN-кабелей, продолжается их модернизация. Внедрена технология маркировки кабелей каплеструйным методом.            Изготовлена опытная партия нефтепогружного кабеля повышенной             теплостойкости.

    

    Сегодня «Амурский кабельный завод» современный  производственно технический комплекс, который располагается на площади 56 гектаров.     Число работающих на предприятии составляет 1000 человек. В сегодняшнем ассортименте «Амуркабеля» более  25 групп кабельных изделий различного назначения с количеством маркоразмеров свыше 4500. Изделия завода       охотно покупают фирмы и организации практически всей России, а также ближнего зарубежья. Среди них кабели для промышленного и гражданского строительства, связи,  железных дорог, нефтегазовой промышленности,     провода для воздушной электропередачи, судостроения и кабели управления, полевые, шахтные, телефонные и другие.

    Продукция с маркой «Амуркабеля» не раз отмечалась на различных    всероссийских и международных выставках. В 2000 году предприятие       приняло участие и стало дипломантом конкурса «Сто лучших товаров       России», а также лауреатом премии администрации Хабаровского края в   области качества.

    Столь высокое признание завода существовало на протяжении всей его деятельности. Но выход на принципиально новый уровень производства составлялся в последнее пятилетие. Об этом говорит хотя бы тот факт, что «Амуркабель» одним из первых в России освоил выпуск LAN-кабелей,      соответствующих стандартам МЭК. До сих пор пользователям                  компьютерных систем приходилось приобретать его за рубежом. Теперь    потребителям предлагается LAN-кабель по пятой категории, работающий на частотах до 100 МГц.

    За  последние три года конструкторами и технологами завода                разработаны и внедрены в производство более десяти принципиально новых видов изделий. В этом заслуга  и цеха вспомогательного оборудования,      который претворяет в жизнь конструкторские решения.

    Большое значение в выходе продукции «Амуркабеля» на                        международный уровень имело внедрение на заводе автоматической системы управления, которая уже к 1997 году охватила практически все отделы и службы заводоуправления. Была создана локальная сеть, состоящая из 60 станций.

    Недавно введен в действие новейший конструкторский  комплекс,     включающий современный компьютер, плоттер и сканер. Комплекс         предназначен для выпуска чертежно-конструкторской документации, а также для проектирования, разработки и моделирования изделий. Руководство    завода на повышение уровня автоматизации производства ежегодно           выделяет 1 млн.рублей.

    Производя продукцию из вредных для окружающей среды материалов, завод делает все возможное, чтобы не усугублять и без того тяжелую         экологическую обстановку. На предприятии действует  цех по переработке отходов кабельного производства, оснащенный датским оборудованием,    позволяющим извлекать из отработанных материалов цветные металлы и готовить пластмассу к вторичному использованию.

    

    

    Непрерывное техническое перевооружение, внедрение  новых             конструкций, материалов и средств контроля, совершенствование              технологии, качества продукции. Это направление, по которому развивается предприятие. Планируется дальнейшие внедрения нового оборудования и освоение новых типов кабельной продукции.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    1.2 Уровень автоматизации предприятия.  Обоснование необходимости автоматизации  предприятия. 

    Автоматизации – процесс, при котором функция управления и контроля осуществляется методами и средствами автоматики. В применении к любому производству автоматизация характеризуется освобождения человека от    непосредственно выполнения функции управления производственными   процессами и передачи этих функций автоматическим устройством.          Техническая направленность автоматизации позволяет организовать          технологические процессы.

    Степень автоматизации предприятия «Амурского кабельного завода» полная. Полная автоматизация – высшая степень, при которой                     автоматизируются все основные и вспомогательного участка производства, включая систему управления и контроля. Управление и контроль                автоматизируются с помощью вычислительных машин или                         специализированных автоматических устройств. Функция человека при    полной автоматизации сводится к наблюдению за работой оборудования и      устранения возникновения неисправности. В зависимости от выполняемых функций автоматизация классифицируется на следующие основные виды: управление, контроль, сигнализация, защита и регулирование.

    Управление  это совокупность действий, направленных на подержание функционирования объекта  в соответствии с заданной программой,           выполняемых на основе определенной информации о значениях параметров управляемого процесса. Автоматический контроль, получение и обработка информации о значениях контролируемых параметров объекта с целью     выявления необходимости управляющего воздействия. Сигнализация это преобразование информации о функционировании контролируемого объекта в условный сигнал. Защита это совокупность методов и средств,                 прекращающих процесс при возникновении отклонений за допустимые     значения контролируемых параметров. Регулирование это автоматическое обеспечение заданных значений параметров, определяющих требуемое     протекание управляемого процесса в соответствии с установленной            программой.

    Обоснование необходимости автоматизации объекта.

    Контроль  и управление являются неотъемлемой частью                        производственного процесса. Система контроля и управления                     технологическим процессом обязана обеспечивать произведение                технологическим режимом в соответствии с регламентами, а так же          своевременным выпуском продукции заданного качества.

    

    Поэтому существующие на предприятии системы  контроля и           управления постоянно совершенствуются, заменяется системами                автоматического регулирования и контроля технологических параметров    более высокого уровня. Совокупность упорядоченных приемов управления и взаимосвязанных элементов управляющей структуры, реализующей эти приемы, представляют автоматизированную систему управления                технологическим процессом.

    Системы автоуправления решает следующие задачи.

    Сбор  и передача информации об управляемом объекте, переработка     информации и выдача управляющих воздействий.

    На  предприятии «Амуркабель» пуск и  управление каждого участка    производства осуществляется со щита управления. При нормальной работе установка обслуживается системой автоматических регуляторов, а щит    служит для наблюдения за установкой и для размещения приборов на нем.

    

    Применение  средств автоматизации служат для  контроля и                    регулирования изменяющихся параметров и для непрерывной работы линии МЕ–90. Приборы служат для сигнализации и регистрации, отключении      параметров при аварийном отклонении от нормы, а так же вычислить        технико-экономические показатели в процессе работы оборудования. Это дает корректировать процесс, поддерживая его на оптимальном уровне. То есть автоматические системы позволяют наилучшим образом использовать оптимальные режимы работы. Показатели качества в данных системах,       которые должны задаваться не виде числовых значений характеристик, а    виде области, внутри которой они должны располагаться. Такие системы управления позволяют реализовывать целую функцию, то есть наиболее    точно контролировать и регулировать технологические данные.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    2.1 Технология производства. Описания    технологического процесса участка                 производства.

      Технологический процесс получения кабельной  продукции включает в себя:

  1. Волочение полученной на завод заготовки (катанки) до диаметров необходимых для заданного типа кабеля, с последующим отжигом.
  2. Скрутка многопроволочной токопроводящей жилы.
  3. Изолирование токопроводящей жилы изоляционным материалом полиэтиленом, ПВХ, резиной.
  4. Наложение экрана на изолируемую токопроводящую жилу (повидом или оплеткой).
  5. Скрутка изолированных токопроводящих жил в сердечник кабеля.
  6. Наложение общего экрана на сердечник.
  7. Наложение защитной оболочки (шлангование).
  8. Наложение броне покровов и защитных покровов.
  9. Испытание готовой продукции (ОТК).

    При волочении из заготовки 16мм (медной или алюминиевой катанки) путем  многократного проволакивания через  инструмент фильера (волока) с последующее  уменьшающимся диаметром получают проволоку нужного диаметра. Процесс  происходит при обязательном использование смазки. Фильеры для больших диаметров изготавливаются из сплава ВК-8 (победит), а для нулевых из алмаза. Волочильные станки делятся на станки грубого среднего и мелкого волочения.

    Токопроводящие  жилы бывают однопроволочные и многопроволочные круглой или секторной формы. Для изготовления токопроводящей жилы   заготовку скручивают. Скрутка бывает правильная (повивная) и пучковая.

    В зависимости от конструкции и  назначения кабеля токопроводящие жилы изолируются. Изолирование полиэтиленом и ПВХ происходит на     изолированных машинах с разогревом изолировочного материала до          температуры (150-250) ºС. Изолирование резиной на агрегатах непрерывной вулканизации.

    При необходимости на изолированную  токопроводящую жилу             накладывают экран. Общий экран накладывают оплеткой, повивом медными или алюминиевыми лентами или алюмополиэтиленовой лентой.

    В зависимости от назначения кабеля поверх защитной оболочки           накладывается броня и защитные покровы. Броня бывает из плоских        стальных лент либо круглой проволоки.

    

    Работники ОТК проводят приемку и испытание  кабеля готовых            кабельных изделий основываясь на требования гостов и ТУ на определенные типы кабеля. Проверки подлежат геометрические размеры, электрические характеристики и внешний вид кабельных изделий.

    Описание  технологического процесса участка  производства.              

    Изготовление  токопроводящие жилы, сигнально блокировочного  кабеля на линии МЕ 90.

    При изготовлении данного провода,  приходит заготовка диаметром   1,81 + 0,02 миллиметра. Она проходит волочение до необходимого диаметра 0,91+ 0,01. При волочении обязательно должна присутствовать эмульсия. Эмульсия 

в волочильной  машине должна меняться с обязательной частотой. Анализ эмульсии производится один раз в месяц, отделом технического контроля (ОТК) или технологом цеха.

    После волочения проволоку отжигают при  температуре 400 -4500С,      далее отожженная проволока подается в головку пресса. Перед входом в    головку пресса медная жила должна проходить через войлочный протир,    который меняется  по  мере  загрязнения  и  должен  быть  обязательно       сухой. Токопроводящая жила, входящая в головку пресса должна быть       горячей (800С). 

    Для изоляции токопроводящей жилы применяют  полиэтилен высокого давления марки 153 - 01, 02, 04/К Гост 1636, для кабеля с гидрофобным 

заполнителем применяют только марку полиэтилена 153 – 0,2 К Гост 16336. Допускается применять смесь полиэтилена 25 % 271 – 70 К и 75% 153 – 0,2 К. Для окрашивания полиэтилена применяют полиэтиленовый краситель марки «Самкон» ТУ 2243 – 030 – 00203521 – 97 в количестве 3% от массы полиэтилена. Для фильтрации полиэтилена принимают фильтрующие сетки, номер сетки не более 0,18 миллиметров. Замену сетки производят не реже одного раза за шесть рабочих смен, а также при подгорании материала в    головке или на шнеке.

    Смесь полиэтилена засыпают в бункер пресса, и оттуда она поступает на пресс. Полиэтилен проходит через цилиндр, который разделен на четыре

зоны и в каждой зоне поддерживается необходимая температура. Нагретый полиэтилен при помощи шнека подается на головку, который имеет две зоны нагрева: в первой зоне полиэтилен нагревают до 2950С, а во второй – до 3050С. В головке пресса токопроводящую жилу покрывают полиэтиленовой оболочкой. Далее провод попадает в водяные ванны, после охлаждения

выходящий провод обдают сжатым воздухом. После сушки готовый провод укладывают на бухты.  
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     Блок  схема технологического процесса. 

 

      Рисунок 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    2.2 Выбор параметров, подлежащих контролю  и регулированию. 

    Основными задачами автоматизации производства сигнально             блокировочного кабеля, является стабилизация основных технологических параметров.

    Согласно  технологии, поддержание постоянной температуры в зоне цилиндра пресса одно из важнейших параметров для изготовления токопроводящей жилы сигнально лакировочного кабеля. Температура в цилиндре и пресса зависит от нагревательного элемента. Превышение или резкие перепады температуры может привести к разрушению нагревательного элемента. При перегреве пластиката выделяются токсичные вещества, ухудшается качество изоляции, а также оказывает сильное влияние на работоспособность и производительность линии МЕ-90.

    Согласно  технологии, поддержание постоянной температуры в зоне цилиндра пресса одно из важнейших параметров для изготовления токопроводящей жилы сигнально лакировочного кабеля. Температура головки пресса зависит от нагревательного элемента. Превышение или резкие перепады температуры могут привести к разрушению нагревательного элемента. В случае, если пластикат будет нагрет не достаточно, может возникнуть аварийная ситуация,  в частности выход из строя головки пресса.

    В результате контроля линейной скорости кабеля улучшается качество изоляции, токопроводящие жилы, за счет равномерного покрытия изоляции жилы. Контроль длины дает возможность исключить намотку лишнего кабеля на бухту приемник.

    При помощи прибора ЗАСИ установленного на линии происходит испытания кабеля на дефект изоляции, тем самым исключаются поврежденные участки кабеля,  производительность линии МЕ-90 повышается.

    

    

Таблица 1. Перечень технологических параметров подлежащих контролю и регулированию. 

Наименование 

измеряемой величин.

Наименование  значения

параметра.

Тип

преобразователя.

Место отбора.
Температура в 1-й зоне цилиндра (регулирование) 140ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Цилиндр пресса
Температура во 2-й зоне цилиндра (регулирование) 170ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Цилиндр пресса
Температура в 3-й зоне цилиндра (регулирование) 205ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Цилиндр пресса
Температура в 4-й зоне цилиндра (регулирование) 230ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Цилиндр пресса
Температура в 5-й зоне цилиндра (регулирование) 295ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Головка пресса
Температура в головке пресса (регулирование) 305ºС Термоэлектрический  преобразователь –ТХК  9311- 02

Гр.ХК (L) 2

Головка пресса
Контроль  линейной скорости кабеля 100м/мин ВБИ-М08-48-2111Л Колесо после  волочения
Контроль  длинны кабеля 5 км/ч ВБИ-М08-48-2111Л Колесо после  охлаждения кабеля
Контроль  прогаров кабеля 2 шт на 10 км Электрод После сушки  кабеля
 
 
 
    

    

    3.1 Обоснование выбора первичных  устройств и приборов контроля.

     

     Температура в четырех зонах цилиндра и  двух зонах головки пресса преобразуется  хромель-копелевым датчиком (ТХК).

     Принцип работы основан на возникновение электродвижущей силы (ТЭДС) в цепи, составленной из двух разнородных проводников, при         неравенстве температур в местах соединения концов проводников.           Возникновение ТЭДС связано с наличием в металлах свободных электронов. Так как плотность свободных электронов в различных металлических      электродах неодинакова, электроны диффундируют из электрода с большей плотностью свободных электронов в электрод с меньшей плотностью       свободных электронов. Диффузия свободных электронов будет тем больше, чем больше температура спаев, т.е.Ет=f(t) рабочего спая. 

Таблица 2-Техническая характеристика ТХК 9311.  

Параметры прибора величина
Предел  измерения, ºС -40…+400
Градуировка ХК
Класс допуска 2
Показатель  тепловой инерции, с  8
Монтажная длинна, мм 160
Диапазон условных давлений, мПа 4,0
 

      В качестве регулирующих приборов используем прибор                  «Термодат 12Е1».

     С регулирующих приборов выходные сигнал подается на тиристорные блоки марки «СБ40К4» тиристорные блоки подключаются к нагревателям. Нагреватели нагревают цилиндры и головку пресса для разогрева               полиэтилена.

Таблица 3-Техническая характеристика тиристорного блока «СБ40К4» 

Параметры прибора величина
Питание 220-380 В, 50 гц
Номинальный ток нагрузки, А 40
Масса не более, кг 1
Габаритные  размеры, мм 122х60х100