Автоматизація процессу сушки деревини

Примітка:

При виконанні операції "читання - модифікація - запис" з портом вводу/виводу початкові значення зчитуются з виводів порта, а не з вихідних защібок. Наприклад, якщо в вихідній защібці було записано '1', а на відповідному виході низкий рівень сигналу, то будет записано значение '0'.

При виконанні запису в TMR0 (і d=1) передподільник TMR0 скидаєсться, якщо він підключений до модуля TMRO.

Якщо умова істина або змінюється значення лічильника команд PC, то інструкція виконується за два цикла. В другому циклі виконується команда NOP. [8,184]

3.4 Структура та метрологічні характеристики каналів контролю і регулювання

Система автоматизації має в своєму складі канали вводу/виводу. Всі вихідні канали мають дискретний (логічний) характер і призначені для керування пристроями автоматизації. Канали вводу розрізняються

Таблиця 3.11

Карта сигналів.

4. Функціональна структура системи управління

Функціональна схема автоматизації є основним документом, який визначає функціонально-блокову організацію структури керування. Для процесу вакуумної сушки деревини функціональна схема приведена в графічній частині проекту (лист 6). Система складається з лісосушильної камери, вентиляторів, насосів та мікропроцесорного комплексу. Комплекс побудований на базі мікроконтролера PIC16F877 та периферійних давачів збору технічних параметрів системи.

Опишемо роботу системи. В початковий момент часу, коли ще не розпочато процес сушіння система знаходиться в стані готовності. Після завантаження деревини і її стартового прогріву, оператор дає команду на початок процесу. Оператор вводить значення бажаних вологостей для кожної ступені сушіння пиломатеріалів, та значення температур і вологості в камері для трьох ступенів сушки. Значення підбираються в залежності від породи пиломатеріалів та їх геометричних розмірів. Подальша робота сушарної установки йде у відповідності до введених оператором даних. Вмикається нагрів котлів. Гаряча вода поступає в систему теплообмінників. Тепле повітря накачується в сушильну камеру. Мікроконтролер PIC16F877 отримує, від давачів, значення вологості та температури в лісосушильній камері, вологості дошки. Також на канали дискретного вводу PIC16F877 отримує інформацію з електродних давачів про стан заслінки черз яку здійснюється вентелювання камери. Отримані значення PIC16F877 опрацьовує.

При значеннях вологості дошки Wd.>Wd.c.1 установка працює в режимі за яким процес сушіння пиломатеріалів відбувається на першій степені сушіння. При наближенні температури в камері до граничного максимального рівня характерного для поточної ступені сушки контролер дає команду на відключення нагріву котла, при значеннях вологості в камері Wк>Wk.c.(*) відбувається вимикання вентилятора витяжки сушильної камери та відкриття заслінки вентилювання камери. Даний процес повторюється циклічно в межах заданого ступення сушіння до тих пір поки справджується умова для переходу в наступну ступінь сушіння. Дана система передбачає два види регулювання температури в сушильній камері: «грубе» і «точне» регулювання. Для встановлення і підтримання потрібної температури «грубим» шляхом застосовують рідинний і повітряний контур обігріву камери, для контролювання температури «точним» шляхом використовується електрокалорифер керування яким здійснюється за допомогою мікроконтролера. На панель виводиться поточне значення вологості дошки, температури та вологості в камері.

При значенні вологості в камері менше заданого відбувається зупинка витяжного вентилятора та закривається вентиляційна заслінка. Це необхідно для запобігання виникнення внутрішніх напружень в деревині та її короблення.

При закінченні ступені сушіння (при досягненні необхідного значення вологості матеріалу що висушується, яке поступає на канал аналогового вводу) контролер сигналізує про закінчення даного ступеню сушіння та очікує команди від оператора на перехід на наступний степінь сушіння, при досягненні кінцевого значення вологості дошки процес зупиняється і контролер сповіщає по закінчення процесу.

4.1 Опис алгоритму роботи системи

Дослідження поставленої задачі показало, що для детального розуміння процесу, потрібно перш за все зрозуміти технологію сушіння деревини трьохступеневим камерним режимом сушіння. В процесі розробки проекту автоматизації було проаналізовано можливі стани системи, та фактори що викликають зміни. Охоплюючи весь технологічний процес і враховуючи пріоритети факторів впливу на стан системи було розроблено алгоритм роботи трьохступеневої камерної сушарки. Блок схема алгоритму роботи системи зображена на листі формату А1 (лист 7).

Отже в результаті впливу факторів, що змінюють стан системи мікроконтролерна система формує на каналах виводу дискретні значення, високого та низького рівнів, тим самим керуючи протікання процесу.

В момент завантаження пиломатеріалів система знаходиться в стані „повна зупинка процесу сушки”. В цьому стані не працюють повітряний та рідинний контур обігріву, електрокалорифер вимкнений, не здійснюється вентилювання в камері також зачинений клапан вентилювання, не ввімкнений витяжний вентилятор. Потім відбувається прогрів камери з пиломатеріалами, він триває з розрахунку 1 год. на 1см. деревини.

Наступним етапом є старт мікроконтролерної системи (надалі МКС) з пристроями збору інформації.

МКС формує запит на бажані значення вологості для кожного з трьох ступенів сушіння. Також виконується запит на значення вологості та температури в камері для трьох ступенів сушіння відповідно.

Після вводу оператором значення дається команда на початок процесу сушіння.

МКС зчитує значення вологості завантажених пиломатеріалів і на основі отриманої інформації установка переходить в режим сушіння по першому з трьох ступенів.

Сушіння в межах певного ступінню виконується до тих пір поки виконується умова ( Wd. < Wd.c.*) достатня для переходу на наступну ступінь.

Де: Wd. - вологість дошки в момент збору інформації,

Wd.c.* - бажана вологість дошки для даного ступеню сушіння (вводиться оператором на початку процесу сушіння).

Тепер детальніше опишемо алгоритм роботи установки в межах ступеню сушіння.

МКС отримує від давачів поточні значення температури в камері та вологості в камері (Tk, Wk). Дані значення температури і вологості порівнюються з тими які відповідають значенням що потрібно досягнути для даного ступеню сушіння. В результаті порівняння МКС формує керуючі сигнали на пристрої що регулюють температуру та здійснюють вентилювання камери тим самим зменшують вологість повітря в камері. При виконанні умови Tк < Tк.с.(*) вмикається електрокалорифер, в протилежному випадку МКС дає сигнал на вимкнення. Відкриття клапану вентилювання та включення вентилятору витяжки відбувається при виконанні умови Wк < Wк.с.(*).

Де: Tк - поточне значення температури в камері.

Tк.с.(*) - граничне значення температури в камері для даного ступеню сушки.

Wк - поточне значення вологості в камері

Wк.с.(*) - граничне значення вологості в камері для даного ступеню сушки.

В залежності від стадії сухості пиломатеріалів змінюється циклічність зміни станів системи та тривалість перебування в певному стані.

Запропонований алгоритм роботи трьохступеневої сушарки пиломатеріалів дозволяє здійснювати автоматичну роботу сушки, та адаптувати його до апаратних засобів збору технічних параметрів, також дозволяє створити просту програму, що мінімально затрачає ресурси мікроконтролера.

5.Проектування пристрою

5.1 Загальні відомості про систему проектування друкованих плат P-CAD

Для проектування приладу було обрано CAD систему P-CAD.

Система P-CAD призначена для проектування багатошарових друкованих плат (ДП) обчислювальних і радіоелектронних пристроїв. До складу P-CAD входять чотири основних модулі - P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters і ряд інших допоміжних програм.

P-CAD Schematic і P-CAD PCB - відповідно графічні редактори принципових електричних схем і ДП. У бібліотеках, що постачаються разом із системою, закордонних цифрових IМС є три варіанти графіки: Normal - нормальний (у стандарті США), DeMorgan - позначення логічних функцій, IEEE - у стандарті Інституту інженерів по електротехніці (найбільш близький до російських стандартів).

Редактор P-CAD PCB може запускатися автономно і дозволяє розмістити модулі на обраному монтажно-комутаційному полі і проводити ручне, напівавтоматичне й автоматичне трасування провідників. Якщо P-CAD PCB викликається з редактора P-CAD Schematic, то автоматично складається список з'єднань схеми і на поле ДП переносяться зображення корпусів компонентів із вказівкою ліній електричних з'єднань між їхніми виводами - упакуванням схеми на друковану плату. Потім формується контур ДП, на ньому розміщаються компоненти і, нарешті, виконується трасування провідників. Застосування шрифтів True Type дозволяє використовувати на схемі і ДП написи російською мовою.

Автотрасувальники викликаються з керуючої оболонки P-CAD РСВ, де і виконується настроювання стратегії трасування. Інформацію про особливості трасування окремих ланцюгів можна за допомогою стандартних атрибутів ввести на етапах створення принципової схеми або ДП. Перший трасувальник QuickRoute відноситься до трасувальника лабіринтового типу і призначений для трасування найпростіших ДП. Другий автоматичний трасувальник PRO Route трасує ДП із числом сигнальних шарів до 32. Трасувальник Shape-Based Autorouter - безсіткова програма автотрасувння ДП. Програма призначена для автоматичного трасування багатошарових друкованих плат з високою щільністю розміщення елементів. Ефективна при поверхневому монтажі корпусів елементів, виконаних у різних системах координат. Є можливість розміщення провідників під різними кутами на різних шарах плати, оптимізації їхньої довжини і числа перехідних отворів.

Document Toolbox - додаткова опція P-CAD РСВ і P-CAD Schematic для розміщення на кресленнях схем або ДП різних діаграм і таблиць, складання різних списків і звітів, що динамічно обновляються, таблиць сверління, даних про структуру плати, технологічної й облікової інформації, розміщення на кресленнях схем списків з'єднань, виводів підключення живленя й іншої текстової інформації.

P-CAD Library Executive - менеджер бібліотек. Інтегровані бібліотеки P-CAD містять як графічну інформацію про символи і типові корпуси компонентів, так і текстову інформацію (число секцій у корпусі компонента, номери й імена виводів, коди логічної еквівалентності виводів і т.д.). Програма має вбудовані модулі: Symbol Editor -- для створення і редагування символів компонентів і Pattern Editor -- для створення і редагування посадкового місця і корпуса компонента. Модуль має засіб перегляду бібліотечних файлів, пошуку компонентів, символів і корпусів компонентів по всіх можливих атрибутах.

Основні характеристики системи проектування P-CAD приведені нижче.

· 32-розрядна база даних;

· здатність, що дозволяє, P-CAD РСВ і інших програм дорівнює 0,001мм;

· до 100 відкритих одночасно бібліотек;

· число компонентів в одній бібліотеці - необмежено;

· до 64 000 електричних ланцюгів в одному проекті;

· до 10 000 виводів в одному компоненті;

· до 5000 секцій (вентилів) в одному компоненті;

· до 2000 символів в атрибуті компонента;

· до 2000 символів у текстовому рядку;

· до 20 символів в імені виводу, імені ланцюга, позиційному позначенні виводу (пробіли, знаки табуляції, крапки і дужки не допускаються);

· до 16 символів в імені типу компонента (пробіли і знаки табуляції не допускаються);

до 30 символів у позиційному позначенні компонента (двокрапка, пробіли, знаки табуляції, крапка і крапка з коми не допускаються);

до 8 символів в імені файлу (у тому числі і при роботі в середовищі Windows);

багатокроковий «відкат» уперед та назад. За замовчуванням кількість кроків, що запам'ятовуються, установлено рівним 10, але цю величину можна при необхідності змінити, редагуючи файл конфігурації *.ini.

мінімальний крок сітки 0,1 mil в англійській системі і 0,001 мм у метричній системі (1 mil = 0,001 дюйма = 0,0254 мм, 1 мм = 40 mil). Систему одиниць можна змінювати в будь-якій фазі проекту.

5.2 Графічний редактор принципових схем P-CAD Schematic

· до 99 аркушів схем в одному проекті, максимальний розмір листа 60 х 60 дюймів;

· підтримка стандартних форматів аркушів від А до Е, АО-А4 і ін. форматів;

· дискретність кута повороту компонента 90°;

· працює утиліта ERC для перегляду і сортування помилок у принципових схемах;

· перехресні зв'язки між P-CAD Schematic і P-CAD РСВ дозволяють для обраної на схемі ланцюга висвітити на ДП відповідний їй провідник і навпаки;

· можлива передача даних у програму моделювання Dr. Spice A/D.

5.3 Графічний редактор друкованих плат, P-CAD РСВ

· до 99 шарів у ДП, з них 11 шарів попередньо визначені;

· максимальний розмір ДП 60 х 60 дюймів;

· автоматична корекція принципових схем по змінах у друкованій платі і навпаки (корекція «назад» і «уперед»);

· до 64 000 типів контактних площадок у проекті;

· ширина провідника на ДП до 10 мм;

· до 64 000 стилів стеків контактних площадок у проекті;

· контактні площадки різних форм: еліпс, овал, прямокутник, округлений прямокутник, наскрізний перехідний отвір, перехрестя для свердління (target), безпосереднє з'єднання, тепловий бар'єр з 2 або 4 перемичками;

· контроль дотримання зазорів і повноти ровідомості ДП;

· мінімальний дискрет кута повороту тексту і графічних об'єктів -- 0,1 град;

· підтримка керуючих файлів фотоплоттеров Gerber і свердлильних верстатів із ЧПУ типу Excellon.

5.4 Структура бібліотек P-CAD

Бібліотеки в системі P-CAD називаються інтегрованими з тієї причини, що бібліотека (*.lib), крім інформації про малюнок символу компонента на електричній схемі і посадковому місці компонента на друкованій платі, містить також і текстову інформацію про внутрішню структуру і функції окремих складового компонента. Кожен компонент складається з однієї або декількох (однакових або різних) логічних секцій (вентилів), що упаковуються в один корпус. Компоненти з різними іменами можуть мати ту саму графіку корпуса або символу. Корпуси і символи в цьому випадку повинні знаходитися в одній і тій же бібліотеці.

При створенні компонентів введені наступні позначення:

· Pad Numbers - номер виводу (контактної площадки) компонента;

· Pin Designator - позиційне позначення виводу компонента на схемі (може відрізнятися від Pad Numbers);

· Symbol Pin Numbers - номер виводу в секції (вентилі) компонента;

· Pin Names -- ім'я виводу в секції (вентилі) компонента.

Для створення бібліотечних елементів при проектуванні електронних систем необхідно реалізувати наступні кроки:

· створення схемного (символьного) образа компонента і запис його в бібліотеку;

· створення стеків контактних площадок настановних місць компонентів;

· створення посадкових місць елементів зі штирьовими і планарними виводами для подальшого розміщення їх на монтажно-комутаційному полі;

· запис посадкових місць компонентів і стеків контактних площадок у бібліотеку;

· створення взаємозв'язку між символами елементів і їхніх посадкових місць.

5.5 Особливості проектування пристрою

В процесі розробки приладу в даній CAD системі P-CAD, було створено власну бібліотеку в яку внесені специфічні компоненти, що були використані під час проектування приладу. Друкована плата має форм-фактор 95 х 105 мм.

Компактний розмір дозволяє встановлення монтажної плати в стандартні корпуси що широкорозповсюдженні на ринку електронних компонентів.

Друкована плата спроектована таким чином, що мікросхеми встановлюються в панелі, це в свою чергу дозволяє здійснювати швидку заміну та запобігає перегріву компонентів під час пайки.

Ступінь складності приладу дозволяє виконання плати з кількістю шарів не менше двох, тому прилад спроектований з використанням технології двохшарового трасування. На листі формату А1 зображено відповідно тильну та фронтальну сторони, також є детальна інформація про місце розташування основних електричних елементів, та спеціалізованих роз'ємів для підключення периферійних пристроїв.

6. Охорона праці

6.1 Організація ОП при автоматизації лісосушильної камери

Управління охороною праці на підприємстві в цілому здійснює керівник (головний інженер), в цехах, на виробничих дільницях і в службах - керівники відповідних підрозділів і служб.

Організаційно-методичну роботу по управлінню охороною праці, підготовку управлінських рішень і контроль за їх реалізацією здійснює служба охорони праці, безпосередньо підпорядкована керівнику (головному інженеру). Нормативною основою СУОП є кодекс законів про працю, система стандартів безпеки праці, норми, правила, положення, вказівки, інструкції з питань охорони праці. До основних організаційних документів з охорони праці в організаціях належать Положення про організацію роботи з охорони праці об'єднання (треста); Положення про відділ, в якому повинні бути відображені питання охорони праці, за які несе відповідальність даний відділ; Посадові інструкції керівних та інженерно-технічних працівників; Інструкції з охорони праці для робітників по професіях; Накази, постанови і розпорядження з охорони праці та інші інформаційні матеріали. СУОП передбачає комплексне вирішення питань з охорони праці на підприємстві, активну участь в цій роботі всіх інженерно-технічних і господарських служб, колективну відповідальність за створення безпечних умов праці на кожному робочому місці [3,16].

Керівні й інженерно-технічні працівники підприємства зобов'язані не рідше одного разу в рік (чи в три роки один раз, у залежності від займаної посади) здавати екзамени з правил і норм охорони праці.

Інструктаж з техніки безпеки буває: вступний (первинний), безпосередньо на робочому місці (періодичний, позаплановий, цільовий).

Вступний інструктаж з техніки безпеки проводять працівники служби техніки безпеки підприємства в обладнаному кабінеті по техніці безпеки по спеціальній програмі, затвердженій головним інженером підприємства. Під час вступного інструктажу роз'ясняють загальні положення законодавства про працю, правила внутрішнього розпорядку підприємства, правила поведінки працівників на території підприємства, у виробничих цехах, вимоги до робочого місця, спецодягу і спецвзуття, основні вимоги особистої і виробничої гігієни, правила надання першої допомоги при нещасних випадках і захворюванні.

Інструктаж безпосередньо на робочому місці проводять до початку роботи з усіма новоприбулими на підприємство, а також з робітниками, переведеними з однієї роботи на іншу чи з одного виду устаткування на інший. Інструктаж проводить безпосередньо керівник робіт, виконавець робіт, майстер, під керівництвом якого знаходитися даний робітник. Під час інструктажу на робочому місці робітника знайомлять з основними безпечними прийомами праці на даній ділянці. [3,27]

Періодичний інструктаж проводить безпосередній керівник робіт кожен квартал із усіма робітниками незалежно від їхньої кваліфікації і стажу роботи з даної професії, за програмою інструкцій на робочому місці.

Позаплановий інструктаж робітників безпечним методам праці проводять у випадку зміни технологічного процесу, заміни устаткування, що обслуговується, і механізмів, у результаті чого змінюються умови безпеки роботи; якщо через слабкі знання вимог техніки безпеки були нещасні випадки та професійні захворювання.

Всі види інструктажу фіксуються в журналі з підписами сторін

6.2 Загальні вимоги до обладнання, що працює під тиском

На виробництві широко використовуються установки, що працюють під тиском. До таких належать водогрійні (парові) котли, компресори, повітрозбірники, паропроводи, газопроводи, газові балони та ін.

Парові котли використовують з метою виробництва пару для різних технологічних потреб. Компресорні установки служать для виробництва стиснутого повітря, яке застосовується як носій енергії при різних технологічних процесах (приводу машин, технологічного обладнання та ін.). Газові балони використовують для зберігання газів у стиснутому та зрідженому станах.

Посудини, що працюють під тиском, при експлуатації являють

серйозну небезпеку, оскільки при порушенні нормального режиму експлуатації або в наслідок дефектів при їх виготовленні можуть відбуватись вибухи [3,85].

Вибух посудини під тиском це таке руйнування її стінок, при якому внутрішній тиск миттєво знижується до атмосферного. Це явище носить назву адіабатичного розширення (вибуху). На відміну від нього хімічний вибух є різновидом процесу горіння.

Енергію при адіабатичному розширенні обчислюють за формулою:

,

де - енергія вибуху, Дж; ,- початковий і кінцевий (атмосферний) тиск в посудині Н/м2; - об'єм посудини, м3; - показник адіабати (для повітря ).

Потужність вибуху, кВт,

,

де - тривалість вибуху, с.

Причини вибухів посудин, що працюють під тиском різноманітні, але в загальному вигляді їх можна звести до таких: підвищення тиску вище допустимого, механічна або хімічна дії, дефекти виготовлення та ін.

Вибух посудин під тиском супроводжується великими руйнівними наслідками. Найнебезпечнішими є вибухи котлів.

Нагляд за правильним виготовленням і експлуатацією посудин, що працюють під тиском, здійснює Державний комітет з охорони праці України (інспекція котлонагляду). Цей комітет здійснює технічний нагляд за влаштуванням і експлуатацією посудин під тиском, реєстрацію і дає дозвіл на їх випуск в роботу. Відповідальність за безпечну експлуатацію посудин покладається на власника устаткування.

Реєстрація проводиться за заявкою власника, до якої додається паспорт обладнання заводу, що його виготовив, посвідчення про якість монтажу від організації, що його здійснювала, довідки про те, що є підготовлений обслуговуючий персонал і копія наказу про призначення відповідальної особи.

До обслуговування посудин, які працюють під тиском, допускаються особи не молодші 18 років, що пройшли медичний огляд, навчені за відповідною програмою і мають посвідчення екзаменаційної кваліфікаційної комісії. Періодично через кожні 12 місяців, для обслуговуючого персоналу проводиться перевірка знань з техніки безпеки.

6.3 Безпека при експлуатації парових і водогрійних котлів

Вимоги до безпечної експлуатації котлів визначені “Правилами влаштування і безпечної експлуатації парових і водогрійних котлів”. Дані правила розповсюджуються на водогрійні котли з температурою води вище 115 0С.

За статистичними даними, найбільша кількість аварій пов'язана з водним режимом котла (а саме зниження рівня води - 32%, незадовільний водний режим - 36%, порушення циркуляції води - 7%, дефекти виготовлення і монтажу - 18%).

Небезпека аварій полягає в перегрітій (понад 100 0С) воді, яка має великий запас енергії. При миттєвому падінні тиску вода раптово перетворюється на пару, збільшуючись приблизно в 1700 разів.

Причиною аварій котлів є перенапруження металу, що перебуває під безпосередньою дією високих температур і тиску. Внаслідок цього у металі відбуваються пластичні деформації, настає явище повзучості [3,81].

Механічний розрив стінок виникає у тому випадку, коли у котлі недостатня кількість води. Коли рівень упав, теплота, що розрахована на нагрівання води, не відводиться, а перегріває стінки котла. Внаслідок явища повзучості металу стінка котла випинається до утворення в даному місці тріщини, з появою якої котел розривається. Причиною аварії буде ще й подача води у такий перегрітий котел. Якщо у котлі утворилась впучина, треба перекрити подачу тепла і випустити пар, а не подавати в нього воду.

Причиною вибуху і аварії котлів є також поява на внутрішніх стінках накипу, який утворюється внаслідок незадовільного водного режиму і низької якості води. Накип небезпечний для котла як з фізичної так і з хімічної точки зору. Порушення водного режиму виникає не лише внаслідок відкладання накипу і шламу на поверхні нагрівання, а й в результаті корозії. Накип і шлам характеризується низьким коефіцієнтом теплопровідності, що призводить до недопустимого підвищення температури стінок, в результаті чого міцність матеріалу різко падає і елементи котла руйнуються.

Щоб попередити відкладання накипу, треба використовувати воду відповідної якості. Існує багато способів очищення води шляхом фільтрації через шар натрію, польового шпату, піску глини, каоліну, соди та ін. Для запобігання відкладання накипу котел періодично промивають з добавкою різних пом'якшувачів води. Для цього використовують, наприклад, антинакипин, який сприяє утворенню на поверхні стінок котла захисної плівки, яка перешкоджає зсіданню накипу. Накип залишається у воді у вигляді шламу, який викидається з котла шляхом продувки через спускний кран.

Крім цього причиною аварій може бути порушення правил технічної експлуатації котлів.

Для безпечної експлуатації і забезпечення нормальних умов праці котли обладнують арматурою, контрольно-вимірювальними приладами і приладами безпеки. Манометри, що встановлюються для контролю тиску, повинні мати червону риску, яка відповідає дозволеному для даного котла робочому тиску. Запобіжні клапани автоматично спрацьовують, якщо тиск у котлі підвищився до відповідного значення. За принципом дії запобіжні клапани бувають важільно-вантажні, важільно-пружинні, та пружинні; за конструктивним виконанням - відкритими або закритими і встановлюються на котлі спарено або по одному [2,47].

Запобіжні клапани забезпечуються пристроями, які захищають обслуговуючий персонал від опіків, коли спрацьовує клапан і коли перевіряється їх дія. Крім цього, запобіжні клапани мають сигнальні пристрої у вигляді свистка, щоб при виході пару з котла на робочому місці подавався сигнал.

До арматури котельних установок також належать водовказівні прилади, за допомогою яких контролюється рівень води у котлі. Передбачається також встановлення автоматичних сигналізаторів верхнього і нижнього граничного рівня води.

Пропускання води найчастіше виникає в результаті недогляду чи неправильної дії обслуговуючого персоналу, несправного стану водовказівної арматури та інших причин. До тяжких наслідків призводить також і переповнення котла водою.

Котли встановлюють в спеціально відведених котельних приміщеннях. У зоні де перебувають люди, обладнують вентиляційні пристрої, що забезпечують усунення з робочої зони надлишків вологи, пилу газів.

Власник водогрійних котлів зобов'язаний зареєструвати їх в органах Державного комітету по нагляду, якщо вони відповідають таким вимогам:

,

де - температура в 0С; - водяний об'єм котла, м3.

Відмітка про реєстрацію ставиться на паспорті котла. Перереєстрацію котла проводять після демонтажу і установки його на новому місці.

Кожний котел підлягає технічному огляду, що в свою чергу полягає у зовнішньому і внутрішньому оглядах, та гідравлічному випробуванні. Технічний огляд проводиться перед пуском у роботу (первинний), періодично в процесі експлуатації (плановий) і в необхідних випадках (позачерговий).

Мета зовнішнього і внутрішнього огляду полягає при первинному огляді у визначенні відповідності обладнання вимогам правил експлуатації, а при планових і позачергових оглядах -справності котла і можливості його подальшого використання [3,52].

Первинний огляд котлів проводиться інспектором котлонагляду після їх монтажу і реєстрації. Котли, які не реєструються, підлягають первинному технічному огляду особою, відповідальною за справний стан і безпечну експлуатацію.

Плановий огляд проводиться в такі строки:

зовнішній і внутрішній - не рідше одного разу в чотири роки;

гідравлічні випробовування - один раз у вісім років.

Гідравлічні випробовування проводяться після задовільного зовнішнього і внутрішнього огляду тиском, який перевищує робочий в 1,25-1,5 рази.

Під пробним тиском котел витримують протягом 5 хвилин, після чого тиск знижують до робочого і підтримують його до повного огляду.

6.4 Техніка безпеки при транспортних роботах в сушильних цехах

До вантажно-транспортних робіт в сушильних цехах допускаються особи, яким відомі правила експлуатації підйомно-транспортних механізмів та які пройшли інструктаж по техніці безпеки.

Основні правила техніки безпеки при формуванні штабелів та їхньому транспортуванні в цеху зводяться до наступного.

При формуванні штабелів:

Забороняється складувати та розбирати штабелі всередині сушильної камери;

Допускається ручна укладка штабелів на висоту до 1.5 м від рівня підлоги; верхню частину в цьому випадку необхідно формувати, використовуючи естакади, штабелери та інші механізми;

Необхідно обов'язково перевіряти правильність укладки штабеля по висоті і ширині габаритним шаблоном;

При роботі на вертикальному підйомнику не можна знаходитися в безпосередній близькості від штабеля при підйомі чи опусканні (при розбиранні) платформи; не допускати попадання предметів (дощок, прокладок) в зазор між поверхнями штабеля та стінками котловану; приймати міри по видаленню предметів що потрапили в котлован підйомника [3,91].

Робота не несправних механізмах та при відсутності або несправності захисних огорож та пристосувань категорично забороняється. Не можна торкатися рухомих тросів, стояти близько штабеля при його русі, знаходитися під пакетом пиломатеріалів або іншого вантажу при підйомі та переміщенні.

Для зупинки рухомого штабеля необхідно застосовувати спеціальні башмаки, що встановлюються на рейки. В кінці рейкового шляху повинні бути встановлені упори, які перешкоджають сходження штабеля з рейок.

Необхідно слідкувати за тим, щоб постійні проходи утримувались в чистоті, а їх ширина була не менше одного метру [3,29].

6.5 Техніка безпеки при обслуговуванні сушильних камер і протипожежні заходи

До роботи по обслуговуванню сушильних камер допускаються особи, які знають їхній пристрій і правила технічної експлуатації. Основну небезпеку представляють заходи обслуговуючого персоналу в камери. Їхня кількість повинна бути максимально скорочена, для чого необхідно застосовувати стаціонарні чи дистанційні психрометри, пристосування для закладки і виїмки контрольних зразків з коридору керування.

При заході в камеру оператор сушильної установки повинний надягати брезентовий костюм із щільними застібками біля коміра і долоней рук, рукавички, шолом і протигазову маску з повітроохолоджувачем. Підлоги приміщення камер, особливо які мають підвал, повинні знаходитися в справному стані. Камери повинні бути обладнані електричним освітленням напругою 12--18 В. Якщо воно відсутнє, варто користатися акумуляторними ліхтарями чи переносними низьковольтними лампами із сіткою і броньованим шнуром.

Двері в камеру повинні мати зовнішні і внутрішні ручки. При вході в камеру необхідно стежити за тим, щоб двері випадково не закрили зовні. Якщо оператору треба зайти в гарячу камеру, біля її дверей повинен знаходитися черговий.

Коридори керування камер, лабораторія, топкові приміщення газових камер повинні бути обладнані вентиляцією для того, щоб підтримувати температуру не вище 25° С. Паропроводи необхідно теплоізолювати, фланці з'єднань паропроводів і калориферів закрити захисними екранами. Усі рухомі частини устаткування, сушильних камер повинні бути закриті огородженнями.

У сушильному цеху необхідно періодично проводити навчання персоналу правилам охорони праці і техніки безпеки, а також інструктаж з виробничої санітарії. У цеху повинний бути обладнані санітарний пост і стенди з наочними посібниками по техніці безпеки.

При експлуатації газових камер необхідно стежити за герметичністю газоходів, топок і дверей камер. Заходити в працюючі газові камери дозволяється тільки в протигазі і захисному костюмі [3,245].

Зольне приміщення топки повинне бути обладнане вентиляцією і мати двері, що ведуть назовні. Перед топковим отвором повинні бути встановлені екрани, що охороняють робітників від впливу теплового випромінювання. Шибери і заслінки, що перекривають газоходи, повинні мати систему керування ними з підлоги приміщення. Положення шиберів і заслінок повинне надійно фіксуватися запірними пристроями. Категорично забороняється ходити по зводу топки під час її роботи.

Необхідно виконувати наступні протипожежні вимоги:

- регулярно прибирати приміщення камер, цеху й інших допоміжних приміщень, не допускаючи скупчення відходів і сміття;

- у приміщенні сушильного цеху не застосовувати відкритий вогонь (свічі, гасові і паяльні лампи) і не курити; зварювальні роботи проводити з дозволу представників пожежної охорони;

- вчасно подавати змазку в підшипники вентиляторів і електродвигунів, не допускаючи їхнього перегріву.

У газових сушильних камерах, крім того, необхідно:

- стежити за станом топкових газів, не допускати вильоту іскор за межі іскрогасильної камери топки, користатися тільки дозволеним для неї паливом;

- систематично чистити клапани і газоходи;

- не допускати прогарів топки і подачі великих мас палива, небезпечних у відношенні вибуху;

золу з зольного приміщення вивозити не раніше, ніж через 5 діб після її видалення з топки.

Пожежі становлять особливу небезпеку, тому що пов'язані з великими матеріальними втратами. Як відомо пожежа може виникнути при взаємодії горючих речовин, окислювання і джерел запалювання. Горючими компонентами є: будівельні матеріали для акустичної і естетичної обробки приміщень, перегородки, двері, підлоги, ізоляція кабелів і ін [3,26].

Протипожежний захист - це комплекс організаційних і технічних заходів, спрямованих на забезпечення безпеки людей, на запобігання пожежі, обмеження її поширення, а також на створення умов для успішного гасіння пожежі.

Джерелами загоряння можуть бути електронні схеми від ЕОМ, прилади, застосовувані для технічного обслуговування, пристрої електроживлення, кондиціонування повітря, де в результаті різних порушень утворюються перегріті елементи, електричні іскри і дуги, здатні викликати загоряння горючих матеріалів.

У сучасних ЕОМ дуже висока щільність розміщення елементів електронних схем. У безпосередній близькості друг від друга розташовуються сполучні проводи, кабелі. При протіканні по них електричного струму виділяється значна кількість теплоти. При цьому можливо оплавлення ізоляції. Для відводу надлишкової теплоти від ЕОМ служать системи вентиляції і кондиціонування повітря. При постійній дії ці системи являють собою додаткову пожежну небезпеку.

Для більшості приміщень, де розміщені ЕОМ, установлена категорія пожежної небезпеки В.

До засобів гасіння пожежі, призначених для локалізації невеликих загорянь, відносяться внутрішні пожежні водопроводи, вогнегасники, сухий пісок, азбестові ковдри і т.п.

Для гасіння пожеж на початкових стадіях широко застосовуються вогнегасники. По виду використовуваної вогнегасильної речовини вогнегасники підрозділяються на наступні основні групи.

Пінні вогнегасники, застосовуються для гасіння палаючих рідин, різних матеріалів, конструктивних елементів і устаткування, крім електроустаткування, що знаходиться під напругою [3,93].

Газові вогнегасники застосовуються для гасіння рідких і твердих речовин, а також електроустановок, що знаходяться під напругою.

У приміщеннях, де присутні ЕОМ застосовуються головним чином вуглекислотні вогнегасники, достоїнством яких є висока ефективність гасіння пожежі, схоронність електронного устаткування, діелектричні властивості вуглекислого газу, що дозволяє використовувати ці вогнегасники навіть у тому випадку, коли не вдається знеструмити електроустановку відразу.

Для виявлення початкової стадії загоряння й оповіщення служби пожежної охорони використовують системи автоматичної пожежної сигналізації (АПС). Крім того, вони можуть самостійно пускати в хід установки пожежегасіння, коли пожежа ще не досягла великих розмірів. Системи АПС складаються з пожежних оповісників, ліній зв'язку і прийомних пультів (станцій).

Відповідно до “Типових правил пожежної безпеки для промислових підприємств” зали ЕОМ, приміщення для зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв, підготовки даних, сервісної апаратури, архівів, копіювально-множного устаткування і т.п. необхідно обладнати димовими пожежними оповісниками. У цих приміщеннях на початку пожежі при горінні різних пластмасових, ізоляційних матеріалів і паперових виробів виділяється значна кількість диму і мало теплоти.

6.6 Інженерні рішення з охорони праці

- розрахунок освітлення

Розрахуємо кількість світильників на довжину та ширину приміщення:

де a, b - довжина і ширина приміщення, L - відстань між світильниками.

Якщо прийняти довжину приміщення 4 м, а ширину 2 м і відстань між світильниками 2 м отримаємо:

Кількість світильників у приміщенні: N=NшNд=2 (шт). Визначимо індекс приміщення:

де Нр - висота підвісу світильників Нр=2,5 м;

Визначимо світловий потік, однієї лампи. Для цього використаємо формулу

де ен - нормативна освітленість, Ен=100 лк; ' k - коефіцієнт запасу k=1,5;

z - коефіцієнт нерівномірності освітлення, приймається рівним 0,9 для ламп розжарення.

n - коефіцієнт використання світлового потоку світильника, вибирається по таблицям [3,6] в залежності від і.

По значенню Ф вибираємо тип лампи: лампа газонаповнена напругою 220 В типу НГ-49, потужністю 100 Вт.

- розрахунок захисного заземлення

Захисне заземлення - це навмисне з'єднання з землею частин обладнання, які не знаходяться під напругою в нормальних умовах експлуатації, але які можуть знаходитись під напругою в результаті порушення ізоляції електроустановки.

Рис.6.1 Пристрій заземлення

а) - схема заземлюючого пристрою; b) - розміщення одиночного заземлювача;

1-плавкі вставки; 2 - електродвигун; 3- з'єднувальна штаба; 4- трубчатий заземлювач

В даному розділі дипломного проекту необхідно розрахувати заземлюючий пристрій для заземлення електродвигуна при слідуючих вихідних даних:

грунт - суглинок з питомим електричним опором = 100 Ом*м;

в якості заземлювачів прийнято сталеві труби діаметром d = 0.08 м і довжиною l = 2.5 м, розміщені вертикально і з'єднані зварюванням сталевою штабою 404 мм;

потужність електродвигуна U=1,5 кВт, n = 3000 хв-1;

потужність трансформатора 170 кВ*А, допустимий по нормах опір заземлюючого пристрою r3 4 Ом.

Розрахунок:

Визначаємо опір одиночного вертикального заземлювача Rв, по формулі:

,

де t - відстань від середини заземлювача до поверхні ґрунту, м;

l, d - довжина і діаметр стержневого заземлювача, м.

Розрахунковий питомий опір ґрунту

,

де - коефіцієнт сезонності, який враховує можливість підвищення опору ґрунту на протязі року.

Приймаємо = 1.7, для першої кліматичної зони, тоді

100*1.7=170 Ом

48 Ом

Визначаємо опір сталевої штаби, яка з'єднує стержневі заземлювачі

,

де l - довжина полоси, м;

d=0.5b( b - ширина полоси, рівна 0.08 м).

Визначаємо розрахунковий питомий опір ґрунту розр при використанні з'єднувальної штаби у вигляді горизонтального електрода довжиною 50 м. При довжині полоси 50 м, =5.9, тоді

розр= = 100* 5.9 = 590 Ом*м

Визначаємо орієнтовне число n одиночних стержневих заземлювачів по формулі

,

де - допустимий по нормах опір заземлюючого пристрою,

коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів (приймемо його рівним 1).

Приймаємо розміщення вертикальних заземлювачів по контуру з відстанню між суміжними заземлювачами рівною 2l. По таблиці 3,102 знайдемо дійсні значення коефіцієнтів використання та , виходячи з прийнятої схеми розміщення вертикальних заземлювачів, ,

Визначаємо необхідне число вертикальних заземлювачів

Визначаємо загальний розрахунковий опір заземлюючого пристрою R з врахуванням з'єднувальної штаби

Правильно розрахований заземлюючий пристрій повинен відповідати умові Rr3. Розрахунок виконано вірно, так як 3.7 < 4.

- розрахунок блискавкозахисту цеху

Блискавкозахист - це комплекс захисних пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей, захисту будинків і споруд, устаткування і матеріалів від ударів блискавки.

Вибір захисту залежить від призначення будинку або споруди, інтенсивності грозової діяльності в даному районі й очікуваного числа уражень об'єкта блискавкою в рік.

Будинки захищаються від прямих ударів блискавки блискавковідводами. Блискавковідводи складаються з блискавкоприймачів та заземлювачів. Вони можуть бути окремо стоячими або встановлюватися безпосередньо на будинку або споруді. За типом блискавкоприймача їх підрозділяють на стрижневі, тросові та комбіновані. У залежності від числа діючих на одному спорудженні блискавковідводів, їх підрозділяють на одиночні, подвійні і багаторазові [3,117]. У даному розділі розрахований одиночний стрижневий блискавковідвід, що має зону захисту у виді конуса.

Рис.6.2. Схема блискавкозахисту.

1 - блискавкоприймач;

2 - дерев'яний брус;

3 - блискавковідводи;

4 - заземлюючий пристрій.

Найбільша висота h блискавковідводу не повинна перевищувати 150м. Співвідношення розмірів зони захисту типу “Б” наступне:

- h0 = 0.92h

- R0 = 1.5h

- Rx = 1.5[h - (hx/0.92)]

При відомій висоті об'єкта, що захищається - hx (вона дорівнює 4 метри) розраховується радіус зони захисту на цій висоті Rx за законом подібності трикутників:

підставляючи в даний вираз відповідні значення одержимо:

виходить, що Rx = 6,5 м. Тоді повна висота блискавкоприймача для зони “Б” буде дорівнювати:

h = (Rx + 1,63hx)/1,5 = (6,5 + 1,63*4)/1,5 = 8,7 (м)

Так, виходячи з розмірів приміщення та камери для сушіння, нам необхідно розмістити по одному блискавковідводу на даху будинку та на камері.

7. Розрахунок економічної ефективності

1. Розрахуємо обсяг продукції, яку дозволяє випустити трьохступенева сушильна камера

О=nЕ,

де n - кількість оборотів камери на протязі року;

Е - місткість камери, м3.

Місткість камери визначають по рівнянню

Е=Г ,

де Г-- обсяг штабелів, одночасно розміщених в камері; -- коефіцієнт об'ємного заповнення штабеля =0,8.

В свою чергу

Г=25 (м3),

Тоді

Е=Г=25•0,8=20 (м3)

Обсяг продукції стане рівний О=nЕ=20•20=400 (м3/рік). З розрахунку, що сушіння 1м3 коштує 120 грн фірма отримає виручку ВП=60000 грн/рік.

2. Розрахуємо затрати, які супроводжують процес сушіння деревини. Вони включають в себе затрати на електроенергію, сировину, зарплату працівникам та амортизацію.

а) Вирахуємо витрати електроенергії згідно виразу

,

де W - загальні витрати електроенергії;

Wа- річні витрати електроенергії на роботу обладнання та апаратури;

Wос-річні витрати електроенергії на освітлення.

В свою чергу

,кВт•год/рік ,

де ?Nвст - сума всіх потужностей встановлених двигунів;

фрозр - розрахункова тривалість роботи електродвигунів протягом року;

kз - коефіцієнт роботи електродвигуна;

kо - коефіцієнт, який враховує одночасність роботи електродвигунів;

kд і kвтр - коефіцієнти втрат електроенергії в мережі.

На практиці виконують перетворення

,

де kП - коефіцієнт попиту, який встановлений наперед для різних типів обладнання:

- для сушильної камери kП= 0,8;

- для двигунів та вентиляторів kП=0,7;

- для ламп освітлення kП=0,9.

Розрахункова тривалість роботи електродвигунів протягом року визначається згідно рівняння

, год ,

де В, С -вихідні та святкові дні, крім того включають в себе профілактичний ремонт, В+С=30 діб;

фзм - тривалість зміни, фзм = 8 год;

n - кількість змін протягом робочого дня, n=3.

Визначимо, крім того час завантажувально-розвантажувальних робіт

(діб),

де 8,82 - коефіцієнт тривалості завантажувально-розвантажувальних робіт.

Тоді тривалість завантажувально-розвантажувальних робіт приймається як 24 год. на кожен оборот камери

(год/рік)

Час, який необхідний для охолодження деревини після висушування приймається 1год на 1 см дошки

фох=1•2,5•38=270 (год/рік)

Тоді реальна тривалість роботи сушильної камери буде

(год/рік)

Визначимо ?Nвст=2•8 +12,7=28,7 (кВт)

Тоді

кВт•год/рік

Для визначення річних витрат електроенергії на освітлення використовуємо вираз

, кВт•год/рік,

де F - площа приміщення F=2•2,2=4,4 (м2);

PП - питома потужність на освітлення, PП =27,272 Вт ;

kП - коефіцієнт попиту, kП= 0,9;

фроб- тривалість роботи світильників, визначається за формулою

=2024 (год/рік),

де nроб - кількість робочих днів в році nроб=253 дні;

фзм - тривалість зміни, фзм = 8 год;

Тоді

кВт•год/рік

Загальні витрати електроенергії

кВт•год/рік

Затрати на електроенергію будуть складати ЗЕ=W•0,19=29784,29 (грн/рік)

б) Затрати на заробітну плату складають ЗЗП =Чпр•250•12,

де Чпр - чисельність працівників, включає в себе 2 вантажники 1 працівник обслуговуючого персоналу;

350 - оклад кожного працівника;

12 - кількість місяців в році.

Тоді ЗЗП =3•350•12=12600 (грн/рік).

в) Затрати на устаткування складають 24 900 грн (включає в себе вартість сушильної камери (17600 грн), насосу і вентиляторів (6 000) та стінки управління (1300)). Затрати на амортизацію рівні ЗА =0,1524900=3735 грн.

Загальні затрати рівні

З= ЗЕ +ЗГ+ЗЗП+ЗА=32586,32+48+18000+3735=54369,32 (грн)

Після проведення автоматизації затрати на амортизацію складуть ЗА =4180 грн, а загальні затрати будуть дорівнювати З=29784,29+48+12600 +4180=42432,29грн

3. Прибуток, який отримає фірма рівний:

П=ВП -З=57600-54369,32=3230,68 грн

Після проведення автоматизації прибуток фірми складе

П=ВП -З=57600-42432,29=15167,71 грн

4.Розрахуємо рентабельність згідно рівняння

Р=П/З=57600/42432,29=1,35745. Так як Р>1, то можна зробити висновок, що фірма рентабельна.

5.Після проведення автоматизації продуктивність праці зросте і буде становити Пп.скл=30 м3/зміну і Пп.роз =55 м3/зміну за рахунок зниження затрат на сушильну камеру.

Всі отримані при розрахунку дані заносимо в зведену таблицю 7.1.

Таблиця. 7.1.

Зведені дані економічної ефективності.

Висновок. Після проведення автоматизації фірма буде у виграші. Так як отримані значення затрат менші, ніж були до впровадження автоматизації. Прибуток зросте на 221 %, рентабельність підвищиться на 78 %.

Висновки

В даному дипломному проекті мною було розроблена автоматизована система управління процесом сушіння деревини на ВАТ „Будматеріали” з використанням мікроконтролерних засобів.

Також в даному дипломному проекті було розглянуто типи сушки деревини та вивчено технологічну схему процесу, проведено розрахунок та дослідження одноконтурної АСР температури.

Розроблено і спроектовано схеми: функціональна, схема зовнішніх з'єднань, принципова електрична схема , схема монтажу електрокомпонентів, друкована плата пристою.

Також проведено розрахунок економічних показників, приведені порівняльна таблиця і розраховано економічний ефект.

У розділі “охорона праці” зроблений розрахунок блискавкозахисту, штучного освітлення та заземлення і приведені заходи щодо техніки безпеки даного виробництва.

Запроектована мікроконтролерна система на базі сучасного мікроконтролера РІС16F877 здійснює збір всіх основних показників роботи сушарки та регулювання протіканням процесу за наперед заданою програмою. При регулюванні процесом застосовано принцип двопозиційного регулювання.

Для якісного збору технологічних параметрів використані сучасні давачі температури, вологості в камері та вологості пиломатеріалів. Що дає змогу точніше, і головне швидше реагувати на зміну стану об'єкта автоматизації. Також відбулися зміни у вимірюванні температури, після автоматизації значення температури знімаються цифровими давачами, значення яких обробляється мікроконтролером, що дає високу швидкість та точності обробки інформації.

Побудована на базі сучасних технічних засобів мікроконтролерна система, разом з комплексом давачів збору технологічних параметрів, дозволить проводити сушіння різних порід деревини по визначеним програмам, що вносяться оператором, та мають високу ступінь гнучкості. Також не виключена можливість адаптації програм в залежності він потреб що виникають при сушінні різних порід деревини.

Слід також зауважити, що при розробці системи автоматизації було застосовано давачі, які дозволяють здійснювати вимірювання значень параметрів в широких межах та з високою точністю, що забезпечує якісне керування процесом та вищу якість отримуваної продукції, що фактично неможливо здійснити за допомогою застарілих приладів та впливу на процес оператором вручну.

Список використаної літератури

1. Е.И. Юревич. Теория автоматического управления. Л. Энергия, 1969.

2. Богданов Е.С., Козлов В.А., Пейч Н.Н. Справочник по сушке древесины. - М.: Лесн. Пром-сть, 1981. 191ст.

3. Кириченко В.Н. Охрана труда. М. 1990.

4. Кречетов И. В. Сушка и защита древесины. - М.: Лесн. Пром-сть, 1987. 372ст.

5. Однокристальные 8-розрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip. Перевод ООО “Микро-Чип”.М, 2002.

6. В.И. Гостев. Системы управления с цифровыми регуляторами. Справочник. К. Техника. 1990.

7. Е.П. Стефани. Сборник задач по основам автоматического регулировани тепло-энергетических процесов. М. Энергия. 1973.

8. Технічна документація DS30292C компанії Microchip Technology Incorporated, USA. 2002.

9. Технічна документація DS21490B компанії Microchip Technology Incorporated, USA. 2002.

10. Технічна документація HT1621 компанії Holtek Semiconductor Incorporated, Taiwan. 2001.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5