Разработка комплекса технических мероприятий по эксплуатации и наладке устройства ЭСПУ электроавтоматики и электропривода согласно исходным данным

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Дипломный проект по теме «Разработка комплекса технических мероприятий по эксплуатации и наладке устройства ЭСПУ электроавтоматики и электропривода согласно исходным данным» является завершающим этапом изучения и завершающей ступенью по подготовки на специальность 2- 53.01.31.«Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве»

Целью дипломного проекта является приобретение навыков при эксплуатации электронных систем программного управления и выполнения наладочных операций на каждом этапе наладки электронных узлов, а также обеспечение надёжности работы электронных систем программного управления (ЭСПУ).

В соответствии с целью ставится задача разработать методику проведения наладочных работ при эксплуатации электронных систем программного управления с применением контрольно-измерительной и диагностической аппаратуры.

Под аппаратной наладкой электронных систем программного управления понимают процесс восстановления паспортных или настройку необходимых параметров обеспечивающих надёжность, точность работы электронной системы программного управления с оборудованием. Также по ходу выполнения курсового проекта необходимо произвести расчет вероятности безотказной работы, интенсивности отказов и наработки на отказ заданной принципиальной электрической схемы устройства числового программного управления, а также уяснить требования по технике безопасности при проведении эксплуатационных наладочных и ремонтных работ системы ЭСПУ.

Электронные системы программного управления это универсальные средства управления технологическим оборудованием. Их применяют для всех групп и типов оборудования. Применение оборудования с ЭСПУ позволило качественно изменить металлообработку, получить больший экономический эффект. Обработка на оборудовании с ЭСПУ, по отечественным и зарубежным данным, характеризуются: ростом производительности труда оператора-станочника благодаря сокращению основного и вспомогательного времени (переналадки); возможностью применения многостаночного обслуживания; повышенной точностью; снижением затрат на специальные приспособления; сокращением или полной ликвидацией разметочных и слесарно-подгоночных работ.

Опыт использования оборудования с ЭСПУ показал, что эффективность их применения возрастает при повышении точности, усложнений условий обработки (взаимное перемещение заготовки и инструмента по пяти-шести координатам), при многоинструментальной многооперационной обработке заготовок с одной установки и т.п. Большое преимущество обработки на оборудовании с ЭСПУ заключается также в том, что значительно уменьшается доля тяжёлого ручного труда рабочих, сокращаются потребности в квалифицированных станочниках- универсалах, изменяется состав работников металлообрабатывающих цехов.

Современное серийное производство немыслимо без оборудования с ЭСПУ. Выпуск оборудования непрерывно растёт, быстрыми темпами развивается и видоизменяется само числовое программное управление, что позволяет расширить технологические возможности оснащенного им оборудования, повысить точность обработки, сократить время отработки управляющих программ.

электроавтоматика термическая печь технологический



1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Функциональное назначение заданного комплекса технологического оборудования (без технических данных)

Печь типа CASEMASTER модель AFS (рисунок 1) предназначена для термической и химико-термической обработки стальных деталей в регулируемых атмосферах.

Рисунок 1 Термическая печь CASEMASTER модель AFS

Печь предназначена для газовой цементации, в том числе:

- газовой цементации с непосредственной закалкой в газе или масле;

- газовой цементации с промежуточным подстуживанием в газе перед закалкой в газе или в масле;

- газовой нитроцементации;

- чистой закалки и светлого отжига.

Работа печи автоматизирована, только загрузка корзины с садкой в нагревательные камеры и разгрузка корзины из предкамеры после проведения процесса термической или химико-термической обработки проводится обслуживающим персоналом. Все другие операции полностью автоматизированы и проводятся системой автоматического управления печи.

Печь может работать в технологической линии с печами для высокого и низкого отпуска, с оборудованием для мойки и сушки садки, баками замочки - стандартном оборудовании технологического гнезда печей типа CASEMASTER AFS.

Задачами управления электроприводами являются: осуществление пуска, регулирование скорости, торможение, реверсирование рабочей машины, поддержание ее режима работы в соответствии с требованиями технологического процесса, управление положением рабочего органа машины. При этом должны быть обеспечены наибольшая производительность машины или механизма, наименьшие капитальные затраты и расход электроэнергии.

Кроме основных функций системы управления электроприводами могут выполнять некоторые дополнительные функции, к которым относятся сигнализация, защита, блокировки и пр. Обычно системы управления одновременно выполняют несколько функций.

Электропривод (преобразователь частоты) типа Posidrive FDS 4000 (рисунок 2) предназначен для управления асинхронными двигателями работающими как отдельно, так и в составе мотор редуктора.

Рисунок 2 Электропривод типа Posidrive FDS 4000

Преобразователь представляет собой электрическое оборудование силовой полупроводниковой техники для регулирования потока энергии на силовых установках. Они предназначены исключительно для обеспечения электропитания асинхронных двигателей.

Подключение других электрических нагрузок является применением не по назначению! Преобразователи не предназначены для использования в коммунальной низковольтной сети, которая питает жилые районы. Если преобразователи используются в такой сети, то возможны высокочастотные помехи. Преобразователи предназначены исключительно для эксплуатации в пяти проводниковых сетях.

Преобразователи предназначены исключительно для эксплуатации в сетях электроснабжения, которые при напряжении 480 Вольт могут поставлять, самое большее, максимальный симметричный номинальный ток короткого замыкания.

Регулятор РROTERM 300 DIFF является стандартным прибором для регулировки температуры и углеродного потенциала в однокамерных и шахтных цементационных печах. Регулятор РROTERM 300 DIFF обеспечивает программируемую регулировку температуры и углеродного потенциала. Для многокамерных печей используется компьютерная система РROTERM 500 или РROTERM 600 .

К регулятору подключены термоэлементы измерения температуры в камере печи и кислородный зонд. Кислородный зонд является стандартным измерительным датчиком в системе регулировки углеродного потенциала.

1.2 Описание работы блока ЭСПУ SIEMENS S7-300 / CPU313C / и анализ его работы с технологическим оборудованием

SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода. Система локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми непосредственно в монтажные стойки контроллера. Система распределенного ввода-вывода включает в свой состав станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFINET IO, PROFIBUS DP и AS-interface.

В зависимости от типа используемого центрального процессора системы локального ввода-вывода программируемых контроллеров S7-300 могут включать в свой состав до 8 или до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей. Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7- 300.

CPU 313C: компактный центральный процессор с 24 дискретными входами, 16 дискретными выходами, 4 аналоговыми входами для измерения унифицированных сигналов силы тока или напряжения, одним аналоговым входом для подключения датчика температуры Pt100 и 2 аналоговыми выходами. Набор встроенных функций включает в свой состав скоростной счет, измерение частоты или длительности периода, ПИД-регулирование. Может использоваться в качестве автономного блока управления.

Интеллектуальный модуль скоростного электронного командоконтроллера FM 352 предназначен для управления позиционированием. Он считывает показаний датчика позиционирования и формирует управляющие воздействия через встроенные дискретные выходы. Модуль является аналогом существующих кулачковых командоконтроллеров, но обладает более высоким быстродействием и обеспечивает более высокую точность позиционирования.

Модуль может работать в системах локального ввода-вывода программируемых контроллеров S7-300, а также в станциях систем распределенного ввода-вывода ЕТ 200М.

В такой системе задачи позиционирования распределяются следующим образом:

- Модуль FМ 352: управление выходами, определяемое положением детали или временными интервалами.

- Центральный процессор S7-300: управление последовательностью действий, пуск и остановка командоконтроллера, передача данных, настройка треков контроллера.

- Программатор: разработка программ SТЕР 7, настройка параметров модуля FМ 352 встроенными средствами SТЕР 7, тестирование и отладка программы.

- Панель оператора: создание человеко-машинного интерфейса, диагностика отказов и ошибок.

После ввода данных о параметрах исполнительных механизмов и технологическом процессе модуль работает автономно.

В дальнейшем между центральным процессором и модулем производится только обмен сигналами управления и обратной связи. Управление обменом обеспечивается встроенной в модуль подсистемой.

Совместно с модулем FМ 352 могут работать дополнительные сигнальные модули. Для управления мощными приводами необходимо использовать промежуточные реле.

1.3 Описание требований, предъявляемых к электроприводу типа BOSCH Rekroth.

К системе автоматического управления BOSCH Rekroth предъявляются следующие основные требования:

- обеспечение режимов работы, необходимых для осуществления технологического процесса машиной или механизмом;

- простота системы управления;

- надежность системы управления;

- экономичность системы управления, определяемая стоимостью аппаратуры, затратами энергии, а также надежностью;

- гибкость и удобство управления;

- удобство монтажа, эксплуатации и ремонта систем управления.

По необходимости предъявляются дополнительные требования:

- взрывобезопасность;

- искробезопасность;

- бесшумность;

- стойкость к вибрации, значительным ускорениям и пр.

Группа компаний «Bosch Rekroth», производитель номер один в приводной технике, представляет новый преобразователь частоты серии Fe, экономичный с улучшенными U/f характеристиками. Отличительными особенностями этой серии являются необычайная простота и надежность управления и высокий показатель цена-качество.



1.4 Принцип работы датчиков входящих в технологическое оборудование и сопряжение их с ЭСПУ

Главные функции системы управления процессами термической и химико-термической обработки металлов это:

- измерение и автоматическая регулировка измеряемых параметров процесса (температура, состав атмосферы),

- управление механизмами печи,

- архивация хода процесса.

Данные функции выполняются в системах управления печи при помощи таких элементов как:

- регулятор температуры и углеродного потенциала печной атмосферы,

программируемый логический командоконтроллер (PLC), операторская панель (HMI), регистратор или компьютерная система управления,

- ведущая компьютерная система управления и архивации процессов (система SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition).

Регулятор PROTHERM 300DIF является стандартным прибором для регулировки температуры и углеродного потенциала в однокамерных и шахтных цементационных печах. Регулятор PROTHERM 300DIF обеспечивает программируемую регулировку температуры и углеродного потенциала. Для многокамерных печей используется компьютерная система PROTHERM 500 или PROTHERM 600.

К регулятору подключены термоэлементы измерения температуры в камере печи и кислородный зонд. Кислородный зонд является стандартным измерительным датчиком в системе регулировки углеродного потенциала. Для регулировки углеродного потенциала в закалочных конвейерных печах и регулировки температуры точки росы в генераторах эндотермической атмосферы стандартный кислородный зонд (как измерительный датчик) замещается зондом Lambda.

1.5 Устройство и работа заданного узла электроавтоматики печи

Электроавтоматика печи предназначена для привода агрегатов и механизмов, автоматического управления ими, контроля состояния, технической диагностики и сигнализации. От правильной и четкой работы электроавтоматики зависит производительность и надежность печи.

Электропитание всей электроавтоматики осуществляется от 3 фазной сети переменного тока 380В 50Гц. На входе стоит вводной автоматический выключатель с независимым электромеханическим расцепителем. Он служит для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания. От него питаются цепи управления -220В, --110В, 24В.

В состав электроавтоматики входят следующие элементы(механизмы):

- Центральный питатель;

- Контроллер CPU313C;

- Операторская панель ОР7;

- Сервисные гнезда (№1,2);

- Освещение шкафа;

- Питание лифтов (загрузки, выгрузки);

- Нагрев печи;

- Мешалка;

- Привод выгрузки;

- Внешняя дверь;

- Вентиляторы (№1,2);

- Привод лифта;

- Привод загрузки;

- Калильная свеча;

- Насосы масла;

- Клапана;

- Питание от UPS;

- Объектный питатель;

- Питание аппаратов (в шкафу, на объекте);

- Питание сигнализации;

- Управление вручную;

- Питание цепей управление;

- Вентиляция шкафа;

- Гудок;

- Сигнализационная колонна;

- Центральная блокировка безопасности.

На каждом дискретном входе есть сигнал, каждый сигнал отвечает за определенное действие. На дискретные входы УЧПУ приходит напряжение 24В и 0В.

Электроавтоматика печи оснащена бесконтактными элементами управления и содержит большое количество релейно-контакторной аппаратуры. К их числу относятся тепловые и температурные реле для защиты от перегрузок, контакторы и магнитные пускатели для дистанционного управления двигателями, а также контактные путевые выключатели, применяемые для контроля передвижения рабочих органов оборудования.



2. РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет надежности заданного субблока (модуля) ЭСПУ с использованием прикладной программы на ЭВМ

Сначала необходимо определить интенсивность отказов (t) (формула 1), которое определяет число отказов n(t) БОСИ в единицу времени, отнесенное к среднему числу N_i, работоспособных к моменту времени :

(t) = n(t) / (N_i Ч Дt), (1)

где Дt - заданный отрезок времени.

БОСИ представляет собой совокупность (систему) взаимосвязанных электронных, электрических и механических (ФСУ) устройств, каждое из которых имеет свой показатель надежности. Надежность БОСИ как системы характеризуется потоком отказов (формула 2), численно равным сумме интенсивности отказов его отдельных устройств:

Л = (2)

По данной формуле рассчитывается поток отказов и отдельных элементов БОСИ, характеризующихся своей интенсив-ностью отказов. Формула (2) справедлива для расчета потока отказов системы из n элементов в случае, когда отказ любого из них приводит к отказу всей системы в целом. Такое соединение элементов получило название логически последовательного или основного. Кроме того, существует логически параллельное соединение элементов (узлов, блоков, устройств), когда выход из строя одного из них не приводит к отказу системы в целом.

Средняя наработка до отказа То (формула 3) - это математическое ожидание наработки БОСИ до первого отказа (может быть определена по потоку отказов):

Т₀= 1/ Л = (3)

Данные формулы позволяют выполнить расчет надежности БОСИ, если известны исходные данные - состав БОСИ, режим и условия его работы и интенсивности отказов его компонентов. При практических расчетах надежности возникают трудности из-за отсутствия достоверных данных о _I, для большой номенклатуры элементов. Выход из этого положения дает применение так называемого коэффициентного метода, который используется при расчете надежности БОСИ.

Сущность коэффициентного метода состоит в том, что при расчете надежности БОСИ используют абсолютные значения интенсивности отказов _i а коэффициенты надежности k_i, (формула 4) связывают значения _i с интенсивностью отказов какого - либо базового элемента:

K _i = _i / (4)

Коэффициенты надежности K_i практически не зависят от условий эксплуатации и для данного элемента являются константой, а различие условий эксплуатации учитывается соответствующим изменением _. Обычно в качестве базового элемента выбирается металлопленочный резистор, сопротивление которого равно RЧ0,1 Ом.

БОСИ работает в закрытом помещении с повышенной запыленностью при температуре окружающей среды t° = 20 - 25°С в длительном режиме.



Для расчета принимаем интенсивность отказов базового элемента

= 0,5Ч10 ^-7 1/ч.

Учет повышенной запыленности помещения учтем коэффициентом К = 2,5. Таким образом, интенсивность отказов базового элемента составит:

= Ч К = 0,5 Ч 10^-7 Ч 2,5 = 12,5 Ч 10^-7 1/ч

При расчете принимаем логически последовательную (основную) схему.

Расчет показателей надежности проводим, используя все необходимые коэффициенты по надежности компонентов схемы БОСИ.

Рассчитываем наработку до отказа и вероятность безотказной работы за время Т_Э = 5000 ч.

Значения интенсивности отказов (1/ч) изделий электронной техники:

Резисторы металлопленочные 0,0000005

Цифровые интегральные микросхемы 0,0000003

Конденсаторы 0,000002

Транзисторы 0,000003

Под показателями надежности понимают количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность электронной системы. Показатель надежности, относящийся к одному из свойств, составляющих надежность, называют единичным, а относящийся к нескольким свойствам - комплексным. Показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых систем различны.

Основными показателями безотказности элементов и невосстанавливаемых систем являются вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа.

Вероятность безотказной работы R(Т_Э) представляет собой вероятность того, что в пределах заданной наработки Тз отказ системы не возникнет. Статическая оценка R*( Т_Э) определяется отношением числа устройств, безотказно проработавших до момента времени Т_Э к числу устройств, работоспособных в начальный момент времени.

Интенсивность отказов (t) (формула 5) - это плотность условной вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого устройства, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что для этого момента отказ не возникал:

t) = - (5)

Статическим значением интенсивности отказов (формула 6) является отношение числа отказов невосстанавливаемых устройств в единицу времени n(Дt)/Дt к среднему числу устройств N_i, работоспособных к моменту времени t:

t) = - (6)

Средняя наработка до отказ Тср (формула 7), представляющая собой математическое ожидание наработки системы до первого отказа, в отличии от двух первых является менее полной числовой (а не функциональной) характеристикой безотказности:

Т_СР = (7)

Расчет надежности БОСИ производится с применением прикладной программы в Ехсеl. Расчёт надёжности блока отображения символьной информации (БОСИ) приведен в таблице 1.

Таблица 1 Расчет надежности БОСИ.

Тип элемента	Количество элементов в БОСИ, n	Интенсивность отказов элементов этого типа, Ni , 1/ч	Произведение nЧNi интенсивность отказа всех содержащихся в БОСИ элементов этого типа
Конденсаторы	28	0,000002	0,000056
Резисторы	36	0,0000005	0,000018
Микросхемы	7	0,0000003	0,0000021
Транзисторы	10	0,000003	0,00003
Итоговая интенсивность отказов БОСИ	Ni	1/ч	0,0001061
Период, для которого необходимо рассчитать вероятность безотказной работы	Д	ч	5000

Вероятность безотказной работы в течение указанного периода:

Р = е^-рЧt ~ 0,99954

Средняя наработка до первого отказа:

Т = = =9425,07 (часа)

2.2 Расчет загруженности ЭСПУ модели Siemens S7-300

Важной характеристикой ЭСПУ является надежность работы. Надежность устройства - это свойство функционировать при заданных условиях обслуживания и эксплуатации ЭСПУ. Для оценки надежности служат ее количественные характеристики, рассчитываемые на базе статистической информации об обслуживании и эксплуатации ЭСПУ. Количественные характеристики надежности позволяют изучить закономерности возникновения неисправностей, разработать меры их предупреждения, что в свою очередь дает возможность активно влиять на качество услуг, предоставляемых системой обслуживания ЭСПУ. Коэффициент использования Ки (формула 8) - это отношение времени, в течение которого ЭСПУ находится во включенном состоянии Т_вкл, к календарному времени за выбранный интервал функционирования (например, за месяц):

К_и=Т_вкл/ Т_мес (8)

Для расчета коэффициента использования рассчитаем время нахождения ЭСПУ во включенном состоянии исходя из графика работы предприятия.

В среднем, в одном месяце двадцать два рабочих дня по две смены по 8 часов:

Т_ВКЛ=2Ч8Ч22=352 (часов)

Вычислим календарное время:

Т_мес =22Ч24= 528 (часов)

Рассчитаем коэффициент использования:

Ки=352/600=0,66

Коэффициент использования показывает степень загруженности ЭСПУ.

Коэффициент технического использования К_ТИ (формула 9) - это отношение времени полезной работы ЭСПУ за определенный период Т_пр ко времени нахождения ЭСПУ во включенном состоянии Т_вкл:



К_ти = = (9)

где То, Ту - время обнаружения и устранения неисправностей;

Тсб - время, потерянное на сбои (кратковременное нарушение работы ЭСПУ) и устранение их последствий;

Тпот -время потерь исправной ЭСПУ по организационным причинам (ошибки оператора, некачественные носители информации и т.п.);

Тпроф - время, затраченное на профилактические работы.

То=5 часов; Ту=30часов; Тсб=2часа; Тпот=6 часов; Тпроф=4часа;

Тпр = 352 - (5 + 30 + 2 + б + 4) = 352 - 47 = 305 (часов)

Кти = = 0,86

Коэффициент технического использования отражает качество технического обслуживания ЭСПУ.

2.3 Расчет готовности и эффективности профилактики ЭСПУ

Коэффициент готовности Кг (формула 10) дает оценку готовности ЭСПУ обеспечивать свою работоспособность в любые промежутки времени между выполнениями планового технического обслуживания при непрерывной работе. Коэффициент готовности также характеризует долю времени правильного функционирования ЭСПУ и не включает время, израсходованное на проведение профилактических мероприятий.

Коэффициент готовности определяют по формуле:

Кг=То/(То + Тв) (10)

где: То- время безотказной работы ЭСПУ за рассматриваемый период;

Тв-суммарное время восстановления работоспособности ЭСПУ за рассматриваемый период.

То=305 часов

Тв=12 часов

Рассчитаем коэффициент готовности:

К_т=305/(305+12)=0,96

Коэффициент эффективности профилактики определяется формулой:

Кпроф = Nпроф/(Nпроф+Nо) (11)

где Nпроф - количество неисправностей (отказов), выявленных при профилактике;

N₀ - количество отказов за рассматриваемый период, происшедших за полезное время работы ЭСПУ,

Nпроф=20 отказов

N₀ = 3 отказа

Рассчитаем эффективности профилактики

Кпроф = 20/ (20+3)=0,87

Данный показатель определяет вероятность отказа при проведении профилактик и характеризует существующую систему профилактического обслуживания ЭСПУ в процессе эксплуатации.

2.4 Расчет среднего времени безотказной работы и среднего времени восстановления ЭСПУ модели Siemens S7-300

Среднее время безотказной работы ЭСПУ:

Тоср (формула 12) - среднее значение наработки в часах между двумя отказами - вычисляется по формуле:

Тоср = (12)

Рассчитаем среднее время безотказной работы ЭСПУ:

Тоср=305/3=102 (часа)

Данный показатель характеризует общую надежность работы ЭСПУ.

Среднее время восстановления ЭСПУ:

Твср (формула 13) - среднее время вынужденного и нерегламентированного простоя, вызванного обнаружением и устранением отказа:

Твср = (13)

где - время устранения i-го отказа.

Рассчитаем среднее время восстановления ЭСПУ.

Общее время на устранение и обнаружение отказов Твi составило 24

часа.

Твср=24/3=8 часов

Показатель Твср характеризует:

-степень ремонтопригодности ЭСПУ;

-уровень культуры и организации работ в системе технического обслуживания;

-соответствие производственных условий (освещенность, уровень шумов, температура, и т.д.);

-квалификацию специалистов, обслуживающих ЭСПУ.

2.5 Описал алгоритмы поиска заданных неисправностей

Составим алгоритм поиска неисправности в ЭСПУ и технологическом оборудовании.

Алгоритм - это структурная блочная схема отражающая порядок действий, необходимых для поиска и устранения неисправности.

Поиск неисправности основывается на словесном алгоритме.

Словесный алгоритм - представляет собой описание последовательности этапов обработки данных.

В дипломном проекте были рассмотрены методы устранения следующих неисправностей:

- в электронной системе программного управления (отсутствует запуск Siemens S7-300).

- в технологическом оборудовании (температура в печи ниже 750 °С).

Опираясь на технологическую документацию, можно составить алгоритм по нахождению заданной неисправности в технологическом оборудовании (температура в печи ниже 750 °С).

Диагностирование начинаем с проверки исправности термопар. Если термопары не исправны, то их следует заменить на заведомо исправные. Если термопары исправны, то следует проверить исправность блока нагрева, если блок не исправен, то необходимо произвести замену блока.

Затем мы должны проверить наличие контроллера S7-300 включения нагрева. Если контроллер не обнаружен, то следует перезагрузить контроллер S7-300. Если ошибка не устранена, то необходимо перезаписать программу при помощи STEP 7.

В завершении проверки проверим исправность модуля вход-выход

Последовательность действий для составления алгоритма при неисправности в ЭСПУ (отсутствует запуск Siemens S7-300).

Возможных причин может быть несколько. Сначала необходимо проверить подается ли напряжение на контроллер. Затем проверим, чтобы в блоке безопасности отсутствовали блокировки. Так же необходимо проверить в каком положении находится тумблер контроллера.

Следующим этапом проверяем исправность панели оператора ОР7. Затем проверим правильность программы. Если программа не правильна, то необходимо перезаписать программу, а если правильна, то произвести перезапуск контроллера S7-300. Затем подключить программатор и проверить программные неисправности, если они есть, то устранить их. Если и в данном случае ЭСПУ не запускается, то произвести замену ЭСПУ S7-300 запрограммировать.



3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ

3.1 Основные определения ресурсо- и энергосбережения

Энергосбережение - организационная, научная, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

В РБ действует Директива № 3 «Об энергосбережении и рациональном использовании ресурсов», а также мероприятия по ее реализации, которые позволяют комплексно решать задачи энергетической независимости и безопасности страны.

Важнейшими резервами снижения себестоимости промышленной продукции при высоком ее качестве является рациональное и экономное использование сырья, материалов, топлива, энергии и высокопроизводительной техники. Совершенствование техники и технологии должно способствовать снижению себестоимости и увеличению выпуска высококачественной экологически чистой продукции.

Научно-техническая революция характеризуется крупнейшими скачками в совершенствовании орудий труда, переходом к автоматам, автоматизированным поточным линиям, промышленным работам, автоматизированным системам управления с использованием микропроцессоров и микро ЭВМ, переналаживаемым автоматическим участкам и гибким производственным системам (ГПС).

Широко используются поточные и автоматические линии, МРС с ЭСПУ, ЭВМ, робототехника и др. Все это дает возможность увеличить производительность труда, механизировать и автоматизировать труд работников многих категорий, значит, повысить культуру производства в промышленности.

3.2 Определение технологической нормы расхода электроэнергии на 1 нормо-час по механическому цеху

В механических сборочных цехах нормы расхода устанавливаются на единицу производимой цехом работы, измеряемой в нормо-часах.

Для автоматизированных участков, на которых расход электроэнергии не связан прямо с затратами живого труда - в качестве единицы измерения продукции принимается 1 станко-час.

При расчёте норм расхода все оборудование цеха разбивается на технологические группы. При разбивке оборудования на группы учитываются не только общее назначение оборудования по видам обработки (токарные, фрезерные и термические).

Норма расхода электроэнергии по группе оборудования в общем виде (формула 14) определяется в кВт*ч на единицу продукции:

(14)

где Рhi - номинальная мощность электродвигателей оборудования i - группы, кВт;

n - кол-во оборудования в группе;

К_И - коэффициент использования мощности;

П - годовой выпуск продукции (формула 15);

- средневзвешенный к.п.д. электродвигателей оборудования(0,6);

- число часов работы оборудования за учитываемый период (3120ч);

(15)

где - трудоёмкость изготовления единицы изделий, н\ч;

К - количество изготовленных изделий, шт.

Норма расхода электроэнергии на производство единицы продукции при механической обработке Н_мех (формула 16) складываются из норм расхода электроэнергии по токарной, сверлильной, фрезерной, шлифовальной и др. группы оборудования и рассчитываются в кВтЧч\ед. продукции по формуле:

(16)

где Hi - норма расхода электроэнергии на производство продукции по i-ой группе оборудования;

Пi - объём выпускаемой продукции на i-ой группе оборудования;

к - количество групп;

Расход электроэнергии на всю производственную продукцию W (кВтЧч) рассчитывается по формуле:

W=H_мехЧП (17)

Преобразовав данные формулы мы получаем, что расход электроэнергии на всю производственную продукцию, за один норма-час W_н\ч равен:

W_н\ч = = = (18)

Исходя из исходных данных находим расход электроэнергии за один норма-час:

W_н\ч = =732,02 ().



3.3 Расчет тепловой энергии на отопление и вентиляцию механического цеха

Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий и сооружений определяется исходя из индивидуальных отраслевых норм расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, работы обогрева каждого отдельного здания, а так же средней температуры наружного воздуха за отопительный период и продолжительности работы отопления за год.

Расход тепловой энергии на отопление зданий Q_об определяется по формуле:

Q_об = q₀ЧW (19)

где q₀ - удельная тепловая характеристика зданий (0.64);

W - работа на обогрев здания, мЧсутЧ°С (формула20);

Работа обогрева здания определяется по формуле:

W = VЧ(t_вн - t_ср)Чn (20)

где V- наружный строительный объем здания (180Ч70Ч8 м³);

t_вн - нормируемая температура воздуха внутри помещения (20°С);

t_ср ^- средняя температура наружного воздуха за отопительный период (-1.6 °С);

n - продолжительность работы отопления ( для Гомеля 194 дня);

Индивидуальная норма расхода тепловой энергии на обогрев здания Н_об равна:

Н_об = (21)

Исходя из исходных данных, находим расход тепловой энергии:

Q_об = 0,64Ч(180Ч70Ч8Ч(16+1,6) Ч194) Ч10^-6 = 220,26 (ккал/м³Чсут)

А также индивидуальную норму расхода тепловой энергии на обогрев здания:

Н_об == = 0,645Ч(Мккал/тыс.м³ЧсутЧ°С)



4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Определение трудоемкости капитального ремонта печи с ЭСПУ

Капитальный ремонт -- предусматривает восстановление исправности и полного ресурса работы оборудования путем замены или ремонта всех его узлов и деталей. Во время капитального ремонта выполняется модернизация или замена систем программного управления и приводов подач. Трудоемкость (Т) -- время необходимое для выполнения капитального ремонта. Трудоемкость капитального ремонта рассчитывается по формуле:

Т = Т_мех. + Т_{электр.} + Т_{электрон.} (22)

где, Т_мех. - трудоёмкость выполнения капитального ремонта механической части;

Т_{электр.} - трудоёмкость выполнения капитального ремонта электрической части;

Т_{электрон.} - трудоёмкость выполнения капитального ремонта электронной части.

В свою очередь Т_мех., Т_{электр.}, Т_{электрон.} рассчитываются следующим образом:

Т_мех. = ЕРС_мех* Н1 (23)

Т_{электр.} = ЕРС_электр* Н2 (24)

Т_{электрон.} = ЕРС_{электрон.}* Н3 (25)

где, ЕРС_мех. - единица ремонтной сложности механической части;

ЕРС_{электр.} - единица ремонтной сложности электрической части;

ЕРС_{электрон.} - единица ремонтной сложности электронной части;

Н1, Н2, Н3 - нормы времени на 1 ЕРС капитального ремонта механической, электрической и электронной частей соответственно.

ЕРС механической части - это ремонтная сложность некоторой условной машины, трудоёмкость капитального ремонта механической части которой отвечает по объёму и качеству требованиям ТУ на ремонт равна 35 н/ч. в неизменных организационно-технических условиях среднего ремонтного цеха машиностроительного предприятия.

ЕРС электрической части - это ремонтная сложность некоторой условной машины, трудоёмкость капитального ремонта электрической части которой отвечает по объёму и качеству требованиям ТУ на ремонт равна 8,6 н/ч. в неизменных организационно-технических условиях среднего ремонтного цеха машиностроительного предприятия.

ЕРС электронной части - это ремонтная сложность некоторой условной машины, трудоёмкость капитального ремонта электронной части которой отвечает по объёму и качеству требованиям ТУ на ремонт равна 5,3 н/ч. в неизменных организационно-технических условиях среднего ремонтного цеха машиностроительного предприятия. Из приведенной методики рассчитаем трудоемкость выполнения капитального ремонта механической, электрической и электронной частей.

Т_мех. = 24Ч 35 = 840 н-ч;

Т_{электр.} = 130Ч 8,6 = 1118 н-ч;

Т_{электрон.} = 130Ч 5,3 = 689 н-ч;

T_кап = 840+1118+689 =2647 н-ч.

4.2 Планирование численности рабочих, занятых капитальным ремонтом печи с ЭСПУ

Главная задача планирования потребности в кадрах, их подготовки и повышения квалификации заключается в оп-ределении оптимальной численности, состава и структуры работающих с целью увеличения производительности тру-да, снижения затрат рабочего времени на производство про-дукции.

На основании планируемого фонда рабочего времени рассчитывается нормативная численность из производственного календаря, который составляется на текущий год, берется номинальный фонд времени Ф_н.. Он означает, сколько всего рабочих часов в году. На 2014 год номинальный фонд времени составляет 2017 часов.

На основании этих данных на предприятии рассчитывается действительный фонд времени Ф_д, который вычисляется по формуле:

Ф_д = Ф_н Ч ( 1- л /100 ) (26)

где, Ф_д - действительный годовой фонд времени одного рабочего, ч;

Фн - номинальный фонд времени ч;

л- процент потерь рабочего времени по уважительны причинам.

Ф_д = 2017 Ч (1- 8/100 ) = 1855,64 ч;

Рассчитать численность рабочих можно по следующей формуле:

Ч=Т/(ФдЧk_н), (27)

где, Ч - численность рабочих,

Т - трудоемкость выполнения капитального ремонта механической, электрической и электронной частей;

k_н - планируемый коэффициент выполнения норм выработки, k_н=1,1.

Определим численность механиков:

Ч _мех = 840 / (1855,64Ч 1,1) = 0,41 =1чел;

Определим численность электриков:

Ч _{электр.} = 1118/ (1855,64Ч1,1) = 0,55=1чел;

Определим численность электронщиков:

Ч _{электрон.} = 689/ (1855,64Ч 1,1) = 0,34 =1чел;

Таким образом, для выполнения капитального ремонта печи модели Seco/Warwick необходима бригада из 3 человек. Если для производства необходимо уменьшить сроки выполнения капитального ремонта, то необходимо повысить численность рабочих.

4.3 Расчет себестоимости капитального ремонта печи с ЭСПУ

Себестоимость капитального ремонта - это общая сумма всех затрат, связанных с выполнением капитального ремонта оборудования. Расчет себестоимости производится по калькуляционным статьям расходов.

Содержание калькуляционных статей расходов:

В статью «основная заработная плата» включает оплату за выполнение капитального ремонта на основе трудоемкости работ. Она рассчитывается по формуле:

ФЗПосн=Сч Ч Т Ч (1+П/100) (28)

где, ФЗПосн - фонд основной заработной платы,руб.

Сч - часовая тарифная ставка,руб.

Т - трудоемкость капитального ремонта, н-ч

П - процент премии (30%).

Часовая тарифная ставка рассчитывается по формуле:

Сч=ЧТС1ЧКтЧКур (29)

где, ЧТС1 - часовая тарифная ставка первого разряда,руб;

Кт - тарифный коэффициент к разряду (берется из единой тарифной сетки);

Кур - коэффициент, учитывающий уровень работы, Кур=1.1;

Сч =9890Ч1,73Ч1,1=18820,67руб

ФЗПосн.мех.= 18820,67Ч840Ч(1+30/100)=20552171,64 руб.

ФЗПосн.элект.= 18820,67Ч1118Ч(1+30/100)=27353961,78 руб.

ФЗПосн.электрон.= 18820,67Ч689Ч(1+30/100)=16857674,12 руб.

ФЗПосн = ФЗПосн.мех + ФЗПосн.элект + ФЗПосн.электрон =20552171,64 + +27353961,78 +16857674,12 =64763807,54 руб

Статья «дополнительная заработная плата» отражает выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное в производстве время: оплата ежегодных и учебных отпусков, компенсации, выполнение гособязанностей, кормящим матерям. Фонд дополнительной заработной блаты определяется в процентах от основной заработной платы и рассчитывается по формуле:

ФЗПдоп=(б/100)ЧФЗПосн (30)

где, б - процент дополнительной заработной платы по предприятию.

ФЗПдоп=(15/100)Ч 64763807,54 =9714571,13 руб

Таким образом, годовой фонд оплаты труда ФОТ будет равен:

ФОТ= ФЗПосн + ФЗПдоп (31)

ФОТ = 64763807,54 + 9714571,13 = 74478378,67 руб

В статье «материальные затраты» отражаются: стоимость приобретенных со стороны сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, топлива, энергии, израсходованных на капитальный ремонт. Материальные затраты приведены в таблице 2

Таблица 2 Расчет затрат на материалы

№ п/п	Статьи затрат	Порядок расчета	Стоимость, руб
1	Материалы	130%ФЗПосн	84192949,8
2	Энергия	0.1%ФЗПосн	64763,81
Итого материальных затрат	?п1-п2	84257713,6

Статья «отчисления в фонд социальной защиты населения» отражает обязательные отчисления по установленным законодательством ставкам в фонды защиты населения.

В статью «цеховые расходы» включаются расходы на оплату труда управленческого и обслуживающего персонала цехов, вспомогательных рабочих; амортизация; расходы на ремонт основных фондов; охрану труда работников, на содержание и эксплуатацию оборудования, сигнализацию, отопление, освещение, водоснабжение цехов и другие.

Расчет себестоимости представим в таблице 3.

Таблица 3 Расчет себестоимости капитального ремонта

№ п/п	Статьи затрат	Порядок расчета	Стоимость, руб.
1	Материальные затраты	Таблица 2	84257713,6
2	Основная заработная плата		п. 4.3	64763807,54
3	Дополнительная заработная плата		п.4.3	9714571,13
4	Отчисления в фонд соц. защиты населения	34%(ФЗПосн+ФЗПдоп)	25322648,75
5	Отчисления в Белгосстрах	1.98%(ФЗПосн+ФЗПдоп )	1474671,9
6	Цеховые расходы	30%ФЗПосн	19429142,26
Итого заводская себестоимость	п1-п6	204962555,2

4.4 Расчет свободно - отпускной цены капитального ремонта печи с ЭСПУ

Цена -- денежное выражение стоимости капитального ремонта сторонней организации.

Отпускная цена ОЦ рассчитывается по формуле:

ОЦ=С_п+П+НДС (32)

где С_п -- заводская себестоимость капитального ремонта;

П -- плановые накопления ;

НДС -- налог на добавленную стоимость.

Все расчёты сведём в таблицу 4.

Таблица 4 Расчет свободно-отпускной цены капитального ремонта

№ по порядку	Статья затрат	Порядок расчета	Сумма, руб.
1	Заводская себестоимость капитального ремонта (Сп).	п 4.3	159627889,9
2	Плановые накопления(П)	10% от п1	15962789
3	Цена без НДС	Сумма п1+п2	175590678,9
4	НДС	20%п3	35118135,78
5	Свободно- отпускная цена капитального ремонта (ОЦ).	п3+п4	210708815



5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.1 Правовые и организационные вопросы

Основные принципы государственной политики в области охраны труда - приоритет жизни и здоровья работников на протяжении их производственной деятельности, обеспечение гарантий права работников на охрану труда. В функции государства входит принятие законов и нормативных правовых актов, направленных на совершенствование правоотношений в области охраны труда.

Систему законодательных актов составляет конституция РБ, трудовой кодекс и законы РБ, которые касаются вопросов в области охраны труда.

Правовой основой организации работы по охране труда в республике является Конституция Республики Беларусь.

Основополагающим законодательным актом является Трудовой кодекс Республики Беларусь (далее - ТК). Трудовой кодекс определяет основные обязанности, права и ответственность нанимателей и работников; предусматривает систему государственного и общественного контроля и надзора за соблюдением законодательства об охране труда.

Деятельность по охране труда помимо законов регулируется директивными документами -- декретами, указами и распоряжениями.

По сфере действия нормативные правовые документы подразделяются на отраслевые и локальные.

Важнейшими локальными нормативными правовыми актами являются инструкции по охране труда, требования которых направлены на безопасное выполнение соответствующих работ.

Инструкции подготавливаются на основе стандартов безопасности труда, правил и норм безопасности и гигиены труда, типовых инструкций, требований безопасности, а также на основе технологической документации.

Инструкция должна содержать следующие разделы:

1 Общие требования безопасности;

2 Требования безопасности перед началом работы;

3 Требования безопасности при выполнении работы;

4 Требования безопасности по окончании работы;

5 Требования безопасности при аварийных ситуациях.

В необходимых случаях в инструкцию могут включать дополнительные разделы.

Инструкция по охране труда наладчиков оборудования и агрегатов в термообработке.

I Общие требования безопасности

К работе по обслуживанию и наладке термических печей и агрегатов допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие медицинскую комиссию и проверку знаний в квалифицированной комиссии, имеющие квалификационную группу не ниже III по электробезопасности, обученные и сдавшие экзамены и имеющие удостоверения на право эксплуатации газового оборудования.

Независимо от этого наладчик должен получить первичный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и не реже одного раза в квартал - повторный инструктаж.

Помните о неукоснительном соблюдении правил внутреннего трудового распорядка, о недопущении употребления алкогольных, наркотических средств, о недопущении курения в не установленных местах, что только от вашей внимательности, правильного выполнения порученной вам работы, точного соблюдения правил техники безопасности, технологии производства и личной дисциплинированности зависит безопасность вашей работы.

За нарушение действующих на заводе правил и инструкций по технике безопасности и промсанитарии при ведении работ или непринятии мер в выполнении их требований, виновные привлекаются к ответственности, согласно действующему законодательству.

Не нарушайте сами и будьте требовательны к другим по строгому соблюдению действующих правил и инструкций по технике безопасности.

Наладчик выполняет только ту работу, которая разрешена и поручена администрацией (мастером).

При получении новой (незнакомой) работы требовать от мастера дополнительный инструктаж по ТБ.

Наладчик обязан хорошо знать и строго выполнять требования заложенные в настоящей инструкции, паспорта и инструкции по эксплуатации закрепленного за ним оборудования, уметь оказывать первую медицинскую помощь при поражении электрическим током, а также знать устройство и принцип работы обслуживаемого оборудования.

Для присвоения IV - VI разрядов требуется средне-специальное образование.

Наладчик оборудования и агрегатов для термообработки должен производить:

- Наладку и регулирование нагревательных печей, агрегатов термических печей различных конструкций, типов мощностей, группы линий нагревательных печей, оснащенных автоматическими и полуавтоматическими приспособлениями в соответствии с режимом, установленным технологическим процессом.

- Наладку и регулирование многорядных автоматических линий термической обработки.

- Наладку и регулирование отдельных узлов, захватов промышленных манипуляторов (роботов) с программным управлением.

- Наладку, регулирование и подготовку к работе автоматических и полуавтоматических линий и правильных прессов, инструмента по закалке крупных сложных и холодильных установок.

- Проверку правильности работы контрольно-измерительных приборов.

- Контроль за работой и наладку на оптимальный режим нагревательных элементов термических агрегатов.

- Замену нагревателей производит совместно с дежурными эл.монтерами.

- Установку и смену приспособлений на пуско-наладочном оборудовании.

II Требования безопасности перед началом работы

Наладчик несет полную ответственность за соблюдение технологического процесса и технологической инструкции на обслуживаемом участке.

Наладчик оборудования и агрегатов для термообработки должен:

1 Привести в порядок спецодежду, спецобувь, индивидуальные защитные средства (защитные очки, защитная каска).

2 Подготовиться и убедиться в полной исправности рабочего инструмента, предохранительных приспособлений, не истек ли срок их периодической проверки и испытаний.

3 Проверить наличие и надежность крепления заземляющего проводники установки.

4 Проверить и убедиться, достаточно ли освещено рабочее место.

5 Принять рабочее место от сменщика в чистоте и порядке:

проходы должны быть свободными

детали уложены в ящики или контейнеры и аккуратно составлены в отведенном месте.

Проверить:

наличие вахтенного журнала и убедиться в отсутствии записей, запрещающих работу на агрегате, записей о неисправностях и поломках;

убедиться, что механизмы, насосы, вентиляторы, узлы агрегата работоспособны и находятся в исправном состоянии;

проверить работоспособность нагревателей и закрытие кожухами токоведущих частей;

убедиться в исправности газопроводов природного и технологических газов, взрывные клапаны и все краны на трубопроводах газа агрегата должны быть в исправном состоянии и иметь ключи;

на всех агрегатах должны быть схемы газовой разводки.

III Требования безопасности при выполнении работы

Наладку и ремонт действующего оборудования наладчик производит совместно с термистом:

- контролирует температуру и уровень масла в закалочном баке, который должен быть не ниже переливных отверстий и рециркулярным насосом через водяные холодильники;

- следит за нормальным истечением и температурой воды в сливные воронки;

- следит за расходом газа в печи . Производит регулировку гидрозатворов и контроль за давлением в печи;

- производит регулировку и наладку механической части оборудования.

- производит регулировку башмаков и штанг механизмов перемещения поддонов.

Слесаря-ремонтники производят ремонт механической части действующего агрегата под контролем наладчика.

Совместно с дежурными электромонтерами производят замену и наладку концевых выключателей, прозвонку проводов цепей управления и др.работы на действующем агрегате.

Для привлечения слесарей-ремонтников, слесарей КИПиА, эл.монтеров, слесарей-сантехников, слесарей по газу на проведение ремонтных работ действующего оборудования делается запись в оперативном журнале служб механика или энергетика с указанием времени записи и указанием неисправностей.

Пуск газа в резервную печь производить на 1 смене с выдачей наряда допуска дежурному слесарю по газу на снятие заглушек и в присутствии наладчика, термиста и мастера участка с записью в журнале-паспорте агрегата.

Печи, не оборудованные устройством контроля герметичности запорной арматуры, перед проветриванием и после проветривания должны быть проверены газоанализатором на предмет их загазованности.

Точки отбора проб должны определяться по каждой печи отдельно.

Остановку действующего агрегата на ремонт с перекрытием газа и установкой заглушек на вводе агрегата производить дежурным слесарям по газу в присутствии наладчика с записью в журнале-паспорте агрегата с указанием Ф.И.О. наладчика, числа, месяца и причин остановки агрегата.

Наладчик должен производить:

а) забор проб масла и моющих растворов для контроля ЦЗЛ в соответствии с графиком;

б) отработку режимов химикотермической обработки:

в) осуществлять совместно с БТК, ЦЗЛ контроль за режимами и качеством термообработки;

г) в соответствии с графиком производить прожиг агрегатов.

IV Требования безопасности в аварийных ситуациях

Во избежание отравления обслуживающего персонала газом, печь и трубопроводы агрегата должны быть герметичны. Проверку герметичности трубопроводов и резьбовых соединений осуществлять ежедневно перед началом работы, путем омыливания фланцевых, резьбовых и других соединений. ЗАПРЕЩАЕТСЯ обнаружение утечки газа огнем.