Статистические методы

Федеральное агентство по образованию

ФГАО  ВПО «Уральский федеральный университет  им. Первого президента России Б.Н.Ельцина»

Механико-машиностроительный институт

Кафедра «Технологии сварочного производства» 

      ОЦЕНКА  КАЧЕСТВА ВНЕДРЕНИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ НА ЗАО «ЖЕЛЕЗОБЕТОН»

Реферат по дисциплине «Автоматизация измерений, контроля и испытаний» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студент:                                                                                      Н.Ю.Уткина

Преподаватель:                                                                          М.П. Шалимов

Группа:                                                                                       М-48062 
 
 
 
 
 

Екатеринбург

2011

 

АННОТАЦИЯ 

       Реферат 17 с., 2 рис., 3 табл., 1 источник.

       ОЦЕНКА  КАЧЕСТВА ВНЕДРЕНИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ НА ЗАО «ЖЕЛЕЗОБЕТОН»

       Объектом  работы является количественное измерение  показателей качества системы управления бетоносмесительной установкой. Цель – приобретение навыков оценки качества автоматизированных систем на основе критериев точности, степени автоматизации и программного обеспечения.

 

СОДЕРЖАНИЕ  

Обозначения и  сокращения………………………………………………....4

Введение……………………………………………………………………...5

1 Описание системы управления бетоносмесительной установкой..……6

2 Основные технические данные и характеристики …………………….10

3 Оценка качества системы управления бетоносмесительной установкой.....................................................................................................12

Заключение…………………………………………………………………16

Использованные  источники……………………………………………….17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 

ПП — процессорная плата;

ПДВВ — плата  дискретного ввода-вывода;

ИВЭП — источник вторичного электропитания.

БСУ - бетоносмесительная установка

RS-232 - (англ. Recommended Standard 232) – рекомендуемый стандарт 232;

 

ВВЕДЕНИЕ 

       Одним из основных процессов системы менеджмента качества, согласно серии стандартов ИСО 9000, является улучшение всех процессов жизненного цикла продукции, т.е. не только на производственном этапе, но и на этапе эксплуатации, а в дальнейшем – утилизации. Улучшение качества зачастую прямо пропорционально связано со степенью автоматизации процессов, качество которых стремятся улучшить. Автоматизация позволяет повысить качество продукции посредством оптимизации управления, исключения погрешности измерений, вносимой оператором и повышения производительности труда.

       В данной работе представлен анализ степени  улучшения качества при внедрении  системы управления бетоносмесительной установкой на ЗАО «Железобетон» в г.Ярославль.

 

1 ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ  

       В промышленности стройматериалов до сих пор имеется огромное количество бетоносмесительных узлов (БСУ), построенных еще по проектам советского времени. Как правило, в них используется типовой комплект оборудования: подсистема подачи материалов в расходные бункеры БСУ, дозаторы компонентов смеси, смесители и подсистема доставки смеси. Для управления этим оборудованием применяется релейная схема с ручным управлением или, в лучшем случае, полуавтоматическая пневматическая система «Цикл БС». Оба варианта устройств управления морально и физически устарели и дают высокую погрешность дозирования, в большинстве случаев компенсируемую только мастерством оператора. Всё это приводит к колебаниям состава смеси и, как следствие, увеличению расхода цемента. Для модернизации БСУ ЗАО «Железобетон», г. Ярославль, была создана описываемая в данной статье система управления. Система построена на базе современной вычислительной техники и к настоящему времени внедрена на нескольких заводах Ярославля и Коломны.

В состав системы входят:

• IBM-совместимый промышленный компьютер;
• Рабочее место оператора, на котором располагаются монитор, клавиатура, принтер и пульт включения;
• Шкаф электрооборудования с элементами подключения внешних связей;
• Датчики положения исполнительных механизмов, температуры, тока;
• Тензометрические датчики веса инормирующие усилители;
• Электропневмораспределители;
• Кабели и линии связи.

       Описываемая система предназначена для автоматического  управлением оборудованием бетоносмесительной установки и ведения учёта результатов её работы. В расширенной комплектации эта система управления позволяет автоматизировать работу и всего другого оборудования БСУ.В состав оборудования бетоносмесительной установки входят:

• 6 расходных бункеров заполнителей
• (щебня, песка, керамзита);
• 2 расходных бункера цемента;
• 2 расходных бака воды;
• 2 расходных бака добавок;
• 6 вибраторов на бункерах заполнителей;
• 2 вибратора на бункерах цемента;
• 6 дозаторов;
• 4 вибратора на дозаторах заполнителей и цемента;
• 1 шибер заполнителей;
• 2 смесителя.

       Система изготовлена в исполнении УХЛ, категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69 и должна эксплуатироваться в закрытых отапливаемых помещениях при температуре 0…+45°С (–20…+45°С для первичных датчиков). Воздействие механических факторов допускается в соответствии с ГОСТ 17516-72 для группы М3.Электропитание устройств системы управления осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В +10-15% с частотой 50 Гц. Показатели качества электроэнергии должен отвечать требованиям ГОСТ 13109-97.

       Аппаратные  средства системы: cструктурная схема системы управления бетоносмесительной установкой представлена на рис. 1. Основу системы составляет индустриальный компьютер фирмы Advan-tech , выполненный на базе шасси IPC-610 и процессорной платы PCA-6178V, в котором установлены платы дискретного ввода-вывода PCL-724 (Advantech), плата АЦП L-264A (L-Card) и сетевая карта.  

Условные  обозначения:

ПП  — процессорная плата; ПДВВ — плата  дискретного ввода*вывода;

ИВЭП  — источник вторичного электропитания.

Рисунок 1. Структурная схема системы управления бетоносмесительной установкой 

       Компьютер не имеет жесткого диска, вместо него используется DiskOnChip MD2202(M-Systems) объёмом 32 Mбайт. Компьютер соединен со шкафом управления, выполненным на базе конструктива CONCEPTLINE(Schroff) со степенью защиты IP66. В шкаф управления установлены блоки питания NLP65-7624 и BXA10-48D15(Artesyn Technologies), контроллерADAM-4500 (Advantech) или I-7188 для управления подсистемой подачи материалов и транспортной подсистемой, модули твердотельных реле (Cosmo),клеммы WAGO. Для фиксации кабелей, подводимых через отверстия в стенках шкафа, и их герметизации используются кабельные вводы фирмы RST. Исполнение шкафа управления с учётом размещения индикатора, выключателя и кнопок на передней панели базового конструктива CONCEPT-LINE обеспечивает степень защитыIP53. Шкаф управления кабелями соединён с датчиками и исполнительными механизмами, для подключения которых в местах установки оборудования используются монтажные корпуса QLINE-D (Schroff) с установленными клеммами WAGO. Для контроля положения исполнительных механизмов применены индуктивные датчики E2EGX5MB1 (Omron).Каналы измерения веса дозаторов построены на основе тензорезисторных датчиков T2, S2 (Тензо-М) и нормирующих усилителей с выходным сигналом 0…5 В. Измерение объёма материала в дозаторе производится по показаниям ультразвукового датчика уровня заполнения (Siemens), которые компьютером пересчитываются в объем. Канал измерения влажности использует СВЧ-влагомер Microradar MR113 с унифицированным выходным сигналом4…20 мA. Такой же выход имеют медные термосопротивления ТСМУ-205 (Элемер) каналов измерения температуры. Каждый канал измерения тока мотора смесителя имеет в своём составе трансформатор тока и нормирующий усилитель. В системе предусмотрен пульт ручного управления исполнительными механизмами, который включается поворотом специального ключа. Дозирование компонентов с пульта разрешается компьютером после ввода заявки на приготовление смеси. Переход наручное управление автоматически учитывается системой. Индустриальный компьютер и шкаф управления находятся в помещении операторской, остальные элементы системы расположены в местах установки оборудования.

 

2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 

Основные технические  характеристики системы приведены в табл. 1.

Таблица 1 – основные технические характеристики

 

Система управления обеспечивает

• работу бетоносмесительной установки в двух режимах: автоматическом — при управлении с компьютера, ручном — при управлении с пульта ручного управления и визуальном наблюдении работы по мнемосхеме на мониторе;
• автоматическое управление весодозирующим и смесительным оборудованием по заявке на приготовление бетонной смеси (количество рецептов бетонной смеси до 1000, объём смеси по одной заявке до 10 м3);
• автоматическую адаптацию к скоростям истечения материалов и задержкам срабатывания затворов;
• возможность экономии материалов за счёт работы в зоне отрицательных допусков дозирования;
• ввод данных о влажности исходных компонентов бетонной смеси и использование их в расчётах;
• Количество рецептов бетонной смеси до 1000;
• Объем смеси в заявке до 20 куб.м;
• Дозирование заполнителей, цемента, воды, и химдобавок по весу. Погрешность дозирования не более ±2%;
• Дозирование заполнителей в одном дозаторе по объему. Погрешность дозирования не более ±5%
• управление нагревом воды в расходных баках до температуры 10…80°С с погрешностью поддержания температуры ±3°С;
• контроль температуры бетонной смеси;
• контроль тока, потребляемого двигателями смесителей;
• автоматический учёт расхода материалов, выхода бетона и выполненных заявок;
• подготовку отчётов;
• диагностику состояния оборудования;
• блокировку работы исполнительных механизмов при возникновении аварийной ситуации;
• работу устройств в составе локальной сети.

 

       Основной  экономический эффект от применения системы - сокращение расхода компонентов  в результате повышения точности дозирования и возможности назначения отрицательных допусков; сокращение времени выполнения заявки, времени холостой работы оборудования и полный учет расхода компонентов, выхода бетона и выполненных заявок. Система управления успешно эксплуатируется на двух бетоносмесительных узлах ЗАО «Железобетон» с 1998 года.

 

3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ 

       Оценка качества системы управления бетоносмесительной установкой на ЗАО «Железобетон» осуществляется по следующим критериям:

       - точность;

       - степени автоматизации;

       - программное обеспечение.

       Перечисленные критерии применимы к двум подсистемам, которые можно выделить из информационно-вычислительной системы:

       - подсистеме управления;

       - подсистеме измерения. 

       Оценка  показателей качества параметров обеих  подсистем ведется по шкале порядка, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2 – Шкала порядка для оценки показателей качества

       После измерения единичных показателей  качества необходимо измерить комплексный  показатель, характеризующий систему  в целом. Он рассчитывается по формуле (1):

                                              ,                                         ( 1)

где - показатель качества системы измерения, - показатель качества системы управления.

       Формула для расчета показателя качества системы измерения:

                                          ,                                       (2)

       Формула для расчета показателя качества системы управления:

                                         ,                                         (3)

где Т- критерий точности; А – критерий автоматизации; М – критерий программного обеспечения; m – количество измеряемых параметров; т – количество управляемых параметров.