Разработка автоматизированной системы управления процессом сушки древесины в ОАО "Алеусский лес"

Целью данного дипломного проекта является разработка системы автоматического управления процессом сушки древесины в трехступенчатой сушильной камере с минимальными материальными затратами на разработку и с оптимальными техническими показателями, и высокой степенью надежности. Процесс трехступенчатой сушки требует контроля основных параметров его протекания, а именно: температуры и влажности в камере, влажности высушиваемого материала; управление ходом процесса высушивания путем изменения подачи нагретого воздуха и вентилирования камеры для создания необходимой влажности.
В дипломном проекте предусматривается решение данных вопросов по контролю за ранее перечисленными параметрами. Для более качественного сбора технологических параметров запроектировано использование нескольких электронных датчиков температуры, влажности в камере и влажности пиломатериалов, которые позволят устранить ряд погрешностей, тем самым сделает процесс измерения быстрее и значительно более точным. Также в дипломном проекте предусмотрена замена основного электрооборудования на более современное (центробежного вентилятора, циркуляционного насоса и электрокалорифера).
За объект исследования была взята трехступенчатая сушильная камера в ОАО «Алеусский лес» и в основу проекта были приняты разработки Богданова Евгения Сергеевича, Акиншенкова Савелия Ивановича.
В дипломном проекте дана характеристика предприятия ОАО «Алеусский лес».
Рассмотрены теоретические аспекты процесса сушки древесины: основные виды и способы сушки древесины, технология процесса сушки в трехступенчатой сушильной камере в ОАО «Алеусский лес» (Приложения 1 и 2), влажность в древесине и способы её определения, контроль за влажностью в древесине и внутренними напряжениями в процессе сушки, качество сушки пиломатериалов, влияние сушки на прочность древесины, особенности расчета производительности сушильных камер и приведены рекомендации для камерной сушки.
Проведены исследования динамических свойств объекта автоматизации, непосредственно лесосушильной камеры как объекта регуляции, так и произведен расчет контура регулировки температуры.
Была запроектирована автоматизированная система управления процессом сушки древесины, т.е.: выбрана и описана структура системы управления (Приложение 4), выбран комплекс технических средств, таких как: датчики температуры, сенсоры относительной влажности, центробежный вентилятор с электрическим двигателем, электрокалорифер, циркуляционный насос и микроконтроллер (PIC16F87X).
Составлена и описана функциональная структура системы управления процессом сушки древесины (Приложения 5 и 6).
В разделе по охране труда приведены общие положения по охране труда и электробезопасности. Проведён анализ состояния охраны труда на ОАО «Алеусский лес», а именно: состояние организационной работы, производственной санитарии, противопожарной защиты, предложены мероприятия по улучшению охраны труда в ОАО «Алеусский лес». Также приведены требования охраны труда при транспортных работах в сушильных камерах и при их обслуживании. В инженерной части раздела произведен расчет защитного заземления и молниезащиты.
В экономической части дипломного проекта произведено технико-экономическое обоснование внедрения автоматизированной системы управления процессом сушки древесины в ОАО «Алеусский лес», рассчитан срок окупаемости и экономический эффект проекта (Приложение 10).
Автоматические системы управления процессом сушки обеспечивают качественную сушку пиломатериалов в автоматическом режиме путем воздействия на исполнительные механизмы сушильной камеры согласно заданной программе.
Режим или программа сушки выбирается оператором в зависимости от породы древесины пиломатериалов, их толщины, начальной и конечной влажности. Управление процессом сушки заключается в создании и поддержании в течение определенного времени заданного режима сушки (температуры и влажности сушильного агента).
В связи со всем сказанным настоящая работа имеет практическое значение и отказ от ручного управления и использование автоматизации сушильного процесса с помощью микропроцессорных программных контроллеров позволит сократить расход тепла и электроэнергии на предприятии.

ВВЕДЕНИЕ 8
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ 11
2 ОСОБЕННОСТИ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ 16
2.1 Процес сушки древесины 16
2.2 Способы сушки древесины 19
2.2.1 Сушка в жидкостях 20
2.2.2 Конденсационный способ сушки 21
2.2.3 Атмосферная сушка 22
2.2.4 Камерная и атмосферно-камерная сушка 23
2.2.5 Ротационный способ сушки 24
2.2.6 Вакуумный способ сушки 25
2.3 Технологический процесс сушки древесины 27
2.4 Влага в древесине 31
2.4.1 Основные способы определения влажности древесины 33
2.5 Контроль за влажностью древесины и внутренними напряжениями в процессе сушки 36
2.6 Качество сушки пиломатериалов. Окончание процесса сушки 38
2.7 Влияние сушки древесины на ее прочность 45
2.8 Особенности расчета производительности с учетом работы сушильных камер 47
2.9 Совершенствование процесса сушки 54
2.10 Рекомендации для проведения камерной сушки 54
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 56
3.1 Лесосушильная камера как объект регуляции 56
3.2 Расчет контура регулировки температуры 58
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ 63
4.1 Выбор и обоснование структуры системы управления и ее описание 63
4.2 Выбор комплекса технических средств 66
4.2.1 Датчики температуры 66
4.2.2 Сенсор относительной влажности 69
4.2.3 Центробежный вентилятор 72
4.2.4 Электрокалорифер 76
4.2.5 Циркуляционный насос 77
4.3 Выбор микроконтроллера 80
4.3.1 Характеристика микроконтроллера 80
4.3.2 Особенности микроконтроллеров PIC16F87X 88
4.3.3 Система команд микроконтроллера 90
4.4 Структура и метрологические характеристики каналов контроля и регуляции 92
5 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 93
5.1 Алгоритм работы системы 94
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА 97
6.1 Общие положения 97
6.2 Анализ состояния охраны труда на ОАО «Алеусский лес» 98
6.2.1 Состояние организационной работы 98
6.2.2 Состояние производственной санитарии 102
6.2.3 Состояние противопожарной защиты 102
6.3 Мероприятия по улучшению охраны труда на ОАО «Алеусский лес» 103
6.4 Требования охраны труда при транспортных работах в сушильных цехах 103
6.5 Охрана труда при обслуживании сушильных камер и противопожарные мероприятия 104
6.6 Инженерные расчеты по охране труда 107
6.6.1 Расчет защитного заземления 107
6.6.2 Расчет молниезащиты 110
7 ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В ОАО «АЛЕУССКИЙ ЛЕС» 112
7.1 Характеристики сушильной камеры КСК – 100 112
7.2 Определение капитальных вложений 112
7.3 Годовые эксплуатационные затраты сушки 113
7.3.1 Ежегодные амортизационные отчисления 113
7.3.2 Ежегодные отчисления на ремонт 114
7.3.3 Ежегодные затраты на пиломатериал 114
7.3.4 Затраты на электроэнергию 115
7.3.5 Затраты на заработную плату 115
7.3.6 Затраты на охрану труда 116
7.3.7 Прочие затраты 117
7.4 Определение цены 117
7.5 Определение балансовой прибыли 117
7.6 Эксплуатационные затраты на сушку с учетом автоматизации 118
7.7 Определение стоимости 1 м3 высушенного пиломатериала и балансовой прибыли с учетом автоматизации процесса сушки 118
7.8 Определение экономического эффекта 119
7.9 Срок окупаемости капиталовложений в проектном варианте и коэффициент экономической эффективности капиталовложений 119
7.10 Сравнительный экономический эффект и среднегодовой экономический эффект 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 126
Учебные пособия и справочники 126
Методические пособия 128
Интернет-ресурсы 128

все чертежи-компас-обновите ваш компас