Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Июня 2015 в 22:46, дипломная работа
При выполнении дипломного проекта была проведена разработка распределительной системы управления технологическим процессом производства рукавной пленки с применением современных микропроцессорных модулей ввода аналоговых сигналов МВА8 и модулей вывода управляющих сигналов МВУ8, работающих в единой промышленной компьютерной сети RS-485 в комплекте с ПЛК154. При создании данной системы управления были использованы общепринятые во всем мире программные продукты разработки автоматизированных систем управления такие как: интегрированная среда программирования SCADA и инструментальная среда для программирования контроллеров CoDeSys.
Конечным результатом данного дипломного проекта явилась разработка системы управления технологическим процессом производства рукавной пленки работающей в режиме реального времени
Подготовка полноценного специалиста по эксплуатации средств автоматизации невозможна без достаточной практики по работе с современными средствами автоматизации. Поэтому появилась необходимость создания современного программно-технического комплекса на базе программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК-154 и панели оператора ОВЕН ИП-320.
Программируемый логический контроллер является последним словом в области автоматизации технологических процессов. Как и другие современные, микропроцессорные устройства, программный логический контроллер содержит процессор, устройства ввода различных сигналов с аналоговых или дискретных датчиков и устройства вывода управляющих воздействий на объект, встроенные элементы индикации хода процесса и средства передачи данных по промышленным сетям связи.
ПЛК фирмы «ОВЕН» обладают рядом достоинств, среди которых такие как:
Контроллер используется как для обучения студентов приемам наладки и эксплуатации, так и для обучения программированию контроллера в среде программирования CoDeSys с последующей отладкой программ непосредственно в работе с контроллером.
При выполнении дипломного проекта была проведена разработка распределительной системы управления технологическим процессом производства рукавной пленки с применением современных микропроцессорных модулей ввода аналоговых сигналов МВА8 и модулей вывода управляющих сигналов МВУ8, работающих в единой промышленной компьютерной сети RS-485 в комплекте с ПЛК154. При создании данной системы управления были использованы общепринятые во всем мире программные продукты разработки автоматизированных систем управления такие как: интегрированная среда программирования SCADA и инструментальная среда для программирования контроллеров CoDeSys.
Конечным результатом данного дипломного проекта явилась разработка системы управления технологическим процессом производства рукавной пленки работающей в режиме реального времени, что позволит студентам, обучающихся на специальностях: «Автоматизация технологических процессов и производств», «Техническая эксплуатация и обслуживание электрооборудования» и «Вычислительные машины комплексы, системы и сети», в дальнейшем получить практические навыки при создании промышленных компьютерных сетей между различными микропроцессорными устройствами при разработке проектов управления с применением ПЛК фирмы ОВЕН.
Сырье для производства рукавной пленки является гранулированный полиэтилен
Полиэтилен – пластичный материал, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами. Он не разрушается при ударах, не ломается, не поглощает воду. Полиэтилен не пропускает пар, газ, при этом не имеет собственного запаха.
Полиэтиленовую тару не разрушают щелочи любой концентрации, растворы солей, а также карбоновая, соляная и плавиковая кислоты. В полиэтиленовой таре можно хранить алкоголь, бензин, воду, овощные соки, масло.
Растворяется полиэтилен в 50%-ном растворе азотной кислоты, а также в жидком и газообразном хлоре. Он хорошо переносит воздействие солнца и воздуха, выдерживает температуру от +80 °С до -70 °С.
Изделия из полиэтилена практически безвредны для здоровья человека, они не выделяют никаких опасных веществ в окружающую среду.
Полиэтилен можно легко перерабатывать по любой технологии переработки пластмасс. Если материал обработать хлором, сульфатами, бромом или фтором, он принимает свойства каучука, при этом улучшается теплостойкость, химическая устойчивость. Добавляя во время полимеризации другие олефины, полярные мономеры, можно повысить стойкость к растрескиванию, эластичность, прозрачность, адгезионные характеристики. Смешав полиэтилен с сополимерами или другими полимерами, улучшают ударную вязкость и прочие физико-механические свойства.
Различия в химических, физических и эксплуатационных качествах полиэтилена напрямую связаны с плотностью и молекулярной массой конкретного вида полимера. Если сравнивать, например, полиэтилен высокого давления, имеющий разветвленную структуру, с полиэтиленом низкого давления, то ПЭВД гораздо мягче, чем ПЭНД.
Поэтому трубы для
Полиэтилен обладает низкой паро и газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярной массы и плотности. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчивый к кислотам, щелокам, растворителям, алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Он разрушается 50%-ной HNO3, а также жидкими и газообразными Cl2 и F2. Бром и иод через полиэтилен диффундируют. Полиэтилен не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них.
Физические свойства: эластичный, жесткий – до мягкого, в зависимости от веса изделия устойчивый к низким температурам до -70°С, ударостойкий, не ломающийся, с хорошими диэлектрическими свойствами, с небольшой поглотительной способностью. физиологически нейтральный, без запаха. Полиэтилен низкой плотности (0,92 – 0,94 г/см3) – мягкий; полиэтилен высокой плотности (0,941 – 0,96 г/см3) — твердый, очень жесткий.
Эксплуатационные свойства: полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа; деструктируется при нагревании на воздухе уже при 800С. Под действием солнечной радиации, особенно УФ лучей, подвергается фотостарению (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов). Полиэтилен практически безвреден; из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.
Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам.
Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2. В одной из форм мономеры связаны в линейные цепи с СП обычно 5000 и более; в другой – разветвления из 4–6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным способом. Линейные полиэтилены производятся с использованием особых катализаторов, полимеризация протекает при умеренных температурах (до 150° С) и давлениях (до 20 атм).
Линейные полиэтилены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
СП от 1000 до 50 000
Тпл 129–135° С
Тст ок. –60° С
Плотность 0,95–0,96 г/см3
Кристалличность высокая
Растворимость растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С
Разветвленные полиэтилены первоначально получали нагреванием этилена (со следами кислорода в качестве инициатора) до температур порядка 200° С при очень высоких давлениях (свыше 1500 атм). Разветвления уменьшают способность полиэтилена к кристаллизации, в результате эта разновидность полиэтилена имеет следующие свойства:
СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
СП от 800 до 80 000
Тпл 108–115° С
Тст ниже –60° С
Плотность 0,92–0,94 г/см3
Кристалличность низкая
Растворимость растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 80°С
Этот полиэтилен обычно называют полиэтиленом низкой плотности. Разработаны методы получения полиэтилена низкой плотности при низком давлении и умеренных температурах сополимеризацией этилена с другим олефином, например бутиленом CH2=CH–CH2–CH3. Там, где в цепь встраивается бутиленовая единица, образуется короткая боковая цепь.
В этом случае упаковка цепей не может быть столь же плотной, как для «чистого» полиэтилена. Полиэтилен низкой плотности представляет собой прочный, очень гибкий и слегка упругий термопласт, несколько более мягкий, легче формуемый и выдавливаемый, чем полиэтилен высокой плотности; полиэтилен низкой плотности находит широкое применение в производстве покрытий, упаковочных материалов и изделий, изготовляемых методом литьевого формования.
Полиэтилен - один из наиболее полезных и важных пластических материалов. Детали электронных устройств, покрытие картонных молочных пакетов, упаковочные пленки и игрушки - вот далеко не полный перечень того, что делают из полиэтилена.
Экструзия – это способ переработки полимерных материалов непрерывным продавливанием их расплава через формующую головку, геометрическая форма выходного канала которой определяет профиль получаемого изделия или полуфабриката.
Около половины производимых термопластов перерабатываются в изделия этим способом. Экструзией получают пленки, листы, трубы, шланги, капилляры, прутки, сайдинг, различные по сложности профили, наносят полимерную изоляцию на провода, производят многослойные разнообразные по конструкции и сочетанию применяемых пластмасс гибридные погонажные изделия. Переработка вторичных полимеров и гранулирование также выполняются с применением экструзионного оборудования.
Основным оборудованием экструзионного процесса является червячный экструдер, оснащенный формующей головкой. В экструдере полимерный материал расплавляется, пластицируется и затем нагнетается в головку. Чаще всего используются различные модификации одно- и двухчервячных экструдеров.
Технологический процесс экструзии складывается из последовательного перемещения материала вращающимся шнеком в его зонах питания (I), пластикации (II), дозирования расплава (III), а затем продвижения расплава в каналах формующей головки.
Деление шнека на зоны I-III осуществляется по технологическому признаку и указывает на то, какую операцию в основном выполняет данный участок шнека. Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой.
Цилиндр также имеет определенные длины зон обогрева. Длина этих зон определяется расположением нагревателей на его поверхности и их температурой. Границы зон шнека I-III и зон обогрева цилиндра могут не совпадать.
Рассмотрим поведение материала последовательно на каждом этапе экструзии.
Загрузка сырья. Исходное сырье для экструзии, подаваемое в бункер, может быть в виде порошка, гранул, лент. Равномерное дозирование материала из бункера обеспечивает хорошее качество экструдата.
Переработка полимера в виде гранул - наилучший вариант питания экструдера. Это объясняется тем, что гранулы полимера меньше склонны к образованию «сводов» в бункере, чем порошок, следовательно, исключаются пульсации потока на выходе их экструдера.
Загрузка межвиткового пространства под воронкой бункера происходит на отрезке длины шнека, равном (1 - 1,5)D. При образовании «сводов» на стенках бункера питание шнека материалом прекращается. Для устранения этого необходимо в бункер помещать ворошители.
Сыпучесть материала зависит в большой степени от влажности: чем больше влажность, тем меньше сыпучесть. Поэтому материалы должны быть вначале подсушены.
Для увеличения производительности машины гранулы можно предварительно подогреть.
Применяя приспособления для принудительной подачи материала из бункера на шнек, также удается существенно повысить производительность машины (в 3-4 раза). При уплотнении материала в межвитковом пространстве шнека вытесненный воздух выходит обратно через бункер. Если удаление воздуха будет неполным, то он останется в расплаве и после формования образует в изделии полости, что является браком изделий.
Изменение уровня заполнения бункера материалом по высоте также влияет на полноту заполнения шнека. Поэтому бункер снабжен специальными автоматическими уровнемерами, по команде которых происходит загрузка бункера материалом до нужного уровня. Загрузка бункера экструдера осуществляется при помощи пневмотранспорта.
При длительной работе экструдера возможен перегрев цилиндра под воронкой бункера и самого бункера. В этом случае гранулы начнут слипаться и прекратится их подача на шнек. Для предотвращения перегрева этой части цилиндра в нем делаются полости для циркуляции охлаждающей воды.
Зона питания (I). Поступающие из бункера гранулы заполняют межвитковое пространство шнека зоны I и уплотняются. Уплотнение и сжатие гранул в зоне I происходит, как правило, за счет уменьшения глубины нарезки h шнека. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем с поверхностью цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, а начнет вращаться вместе с ним. Это достигается повышением температуры стенки цилиндра (нагревом) и понижением температуры шнека (шнек охлаждается изнутри водой).