Автоматизация процессов производства железобетонных изделий

Министерство образования  Республики Беларусь

 

 

Белорусский национальный технический университет 

Кафедра «Мосты и тоннели» 

 

Дисциплина «Технология  производства конструкций мостов и  тоннелей»

 

 

 

Реферат на тему: «АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил: ст.гр.114510 Апет.В.О 
Проверил: проф. Ляхевич Г.Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

 

Содержание

Введение 4

Анализ основных тенденций развития датчиковой аппаратуры 4

Аналитический обзор 7

Создание автоматизированной системы контроля и управления качеством в производстве сборного железобетона 7

Адаптивные методы прогнозирования 8

Технологические переделы 11

Автоматизация производства 12

Процесс изготовления арматуры 12

Процесс формования 14

Процесс тепловлажностной обработки 16

Заключение 18

Список использованной литературы 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Анализ основных тенденций  развития датчиковой аппаратуры

В настоящее  время в России и за рубежом  создан широкий спектр датчиков физических величин, основанных на различных эффектах.

По мере того, как растет применение электроники, все большее значение приобретают  датчики, которые играют роль посредников  между окружающим нас аналоговым миром и цифровыми системами  обработки информации о признаках  этого мира. Поэтому неудивительно, что изготовитель датчиков, стараясь расширить возможности своих  устройств, обращаются к технологии интегральных схем, т.е. к созданию полупроводниковых (ПП) (микроэлектронных) датчиков, которые  со встроенными функциональными  элементами становятся все более  похожими на интегральные микросхемы.

Микроэлектронные датчики (МЭД), объединяющие датчики полупроводниковые и на основе материалов, используемых в микроэлектронике, бесспорно, представляют одно из самых перспективных направлений развития этого класса изделий, поскольку позволяют реализовать новейшие достижения в области строительной технологии.

Можно предположить, что ПП датчики будут развиваться  по трем направлениям: дальнейшее повышение  уровня интеграции и распространение  интегральной технологии; комбинирование нескольких датчиков в одном корпусе (на одном кристалле); «интеллектуализация» датчика.

Основным  технологическим материалом для  изготовления МЭД в настоящее  время остается кремний. Хотя известны работы по созданию датчиков на арсениде галлия, сегнетоэлектриках, высокотемпературных  сверхпроводниках и др.

В то же время, возможности кремния далеко не исчерпаны, а воспроизводимость результатов на его основе пока не имеет себе равных. На основе кремниевых технологий, реализующих свойства полупроводников с собственной проводимостью, возможно воспроизведение тензоэлектрических, пьезоэлектрических, резистивных, терморезистивных, термоэлектрических, емкостных, индукционных и других физических эффектов.

Кремний доминирует в качестве материала  для МЭД, поскольку обеспечивает высокую стабильность и незначительный дрейф характеристик, в том числе  вследствие высокой упругости. Кремний  отличают хорошие пьезоэлектрические свойства, высокая чувствительность к изменению характеристик внешних  воздействующих факторов, включая температуру, влагу, радиацию, давление.

Важнейшее значение имеет и тот факт, что  чувствительные элементы на кремнии  хорошо согласуются и могут быть интегрированы в МЭД совместно  с устройством усиления и нормирования сигналов, подавления шумов и помех, компенсации погрешностей и дрейфов. Это позволяет рассматривать МЭД, как элементы электронной техники, обладающие унифицированными и нормируемыми характеристиками.

Основными разновидностями таких датчиков являются преобразователи на основе полупроводников с собственной  проводимостью и датчики, изготовленные  по тонко- и толстопленочной технологии, причем оба типа могут использовать самые различные физические эффекты: тензо - и пьезоэлектрические и резистивные, терморезистивные и термоэлектрические и др. Тонкопленочные датчики позволяют создавать миниатюрные преобразователи площадью всего несколько квадратных сантиметров и толщиной — единицы миллиметров, с расстояниями между токоведущими дорожками - 0,1...1 мм. Создание таких датчиков стало возможным за счет применения керамических подложек и стеклообразного спекания слоев, поэтому такие датчики обладают высокой прочностью и стойкостью к воздействию агрессивных сред, небольшими массогабаритными характеристиками и стоимостью. Такой датчик может работать в диапазоне давления от единиц до сотен МПа и температуры - 60...400°С.

Тонкопленочные  МЭД сохраняют работоспособность  в широком диапазоне температур, в условиях воздействия газовых  потоков со скоростью 120 км/час, вибраций на частотах до 10 кГц, линейных нагрузок до 100 г и более. Они могут быть выполнены на керамической и кремниевой подложках, в поликремниевых слоях на поверхности кристаллов интегральных и гибридных схем. Стабильность тонкопленочных МЭД может быть доведена до 0,05...0,1% в год.

Тонкопленочные  датчики позволяют создавать  сравнительно миниатюрные конструкции  с площадью до 1 см² и толщиной пленки на керамической подложке до 1 мм. Расстояние между их токоведущими подложками не превышает 10...100 мкм, а погрешности 0,1..0,001%.

Парк датчиков в перспективе до 2005 года будет развиваться по следующим основным направлениям:

1. «Интеллектуализация» датчиков: введение в контур датчиков микропроцессорных средств обработки измерительной информации и пассивных структурно-избыточных элементов.
2. Синтез волоконно-оптических датчиков различных физических величин и средств сопряжения с объектами измерений.
3. Широкое внедрение в производство традиционных типов датчиков, изготавливаемых по технологии интегральных микросхем и синтез на этой основе рядов полупроводниковых, интегральных датчиков различных физических величин. []

Такой резкий рост потребности в датчиках самых разнообразных физических величин, вызван ведущей тенденцией современного развития всех областей техники, заключающейся в автоматизации процессов управления, контроля, диагностирования и т.д.

В данной работе рассматривается автоматизация процессов производства железобетонных изделий (труб). Следовательно, требуется: описание функциональной схемы автоматизации, методов измерения технологических параметров, основных технических средств автоматизации и т.д. А также описание использования микропроцессорной техники, особенностей программного обеспечения и типов применяемых контроллеров.

 

Аналитический обзор

Создание автоматизированной системы контроля и управления качеством в производстве сборного железобетона

Эффективность управления производством в современных  условиях в значительной мере определяется наличием методов и технических  средств управления качеством продукции  на всех стадиях технологического процесса. Задачи управления качеством продукции, оптимизации технологических процессов решаются на базе комплексной автоматизации производства, широкого внедрения систем и средств автоматизации. Одним из основных условий успешного решения задач автоматизации производства является обеспечение систем автоматического управления технологическими средствами оперативного автоматического контроля параметров-характеристик автоматизированных технологических процессов − физических, химических и других величин, информация о которых необходима для обеспечения оптимального управления тем или иным процессом. Степень обеспеченности технологического процесса такими средствами наряду с уровнем механизации автоматизированного производства (процесса, передела) и достигаемые технико-экономические эффекты являются определяющими, а зачастую, и лимитирующими при оценке возможности и целесообразности организации автоматизированного управления, создания конкретных систем автоматизации в производстве сборного железобетона.

Автоматизация технологического процесса производства железобетона требует использования  автоматизированных средств для контроля основных возмущающих воздействий и качественных характеристик железобетонных изделий, информация от которых может использоваться в целях оптимального управления производством.

При создании автоматизированной системы контроля и управления качеством в производстве сборного железобетона, как и в  других отраслях, необходимо решить ряд  научных и технических задач, связанных с выполнением основных этапов работ:

1. Провести изучение особенностей (идентификацию) объекта управления;
2. Сформулировать основные цели, ставящиеся перед создаваемой системой контроля и управления;
3. Выполнить технико-экономическое обоснование целесообразности создания АСУ ТП;
4. Разработать рациональную структуру системы;
5. Разработать алгоритмы обработки информации и управления;
6. Определить состав технических средств, необходимых для реализации системы, и подобрать серийно-выпускаемые; подготовить исходные требования на подлежащие разработке устройства и аппаратуру контроля и управления;
7. Создать новые устройства контроля и средства автоматизации; провести экспериментальные исследования по проверке принципов построения системы, разработанных алгоритмов, а также созданных средств автоматизации и приборов контроля;
8. Разработать проект системы, включая математическое и информационное обеспечение, а также комплекс технических средств;
9. Решить вопросы метрологического, а при необходимости и правового обеспечения системы;
10. Изготовить, смонтировать оборудование, провести пусконаладочные работы и ввести систему в опытно-промышленную эксплуатацию;
11. Провести приемочные испытания системы и ввести ее в постоянную промышленную эксплуатацию;
12. По результатам промышленной эксплуатации выполнить анализ технико-экономической эффективности системы, подготовить предложения по ее совершенствованию и тиражированию.

Следует подчеркнуть, что успех внедрения  автоматизированных систем контроля и  управления, в частности в производстве железобетонных изделий, обусловлен, в  основном, тремя факторами:

1. Степенью  изученности объекта управления  и подготовленностью его к  автоматизации.

2. Наличием  точных высоконадежных и эффективных технических средств (в первую очередь, автоматического контроля), способных длительно работать в режиме Непосредственного управления производством.

3. Наличием  соответствующего математического  обеспечения и эффективных алгоритмов  обработки информации и управления. В ряде случаев стоимость математического  обеспечения составляет 50 ... 75% общих  затрат на создание автоматизированных  систем и существует тенденция  к дальнейшему увеличению этой  доли затрат.

Адаптивные методы прогнозирования

Одним из важнейших направлений повышения  эффективности производства сборного железобетона является совершенствование  существующих и разработка новых  методов прогнозирования. При планировании технико-экономических показателей важной проблемой является повышение точности прогнозов не только на дальнюю, но и ближайшую перспективу. Объективная необходимость повышения качества краткосрочных прогнозов привела к созданию и быстрому развитию адаптивных методов.

Адаптивными методами прогнозирования (АМП) называются методы, позволяющие строить самокорректирующиеся математические модели, которые, учитывая результат реализации прогноза, сделанного на предыдущем шаге, и различную  информационную ценность членов динамического  ряда, способны оперативно реагировать  на изменяющиеся условия и на этой основе давать на ближайшую перспективу  более точные прогнозы.

АМП применяются  там, где основной информацией для  прогноза является отдельный временной  ряд. В случае краткосрочного прогнозирования  наиболее важными являются последние  реализации исследуемого процесса, например данные о мощности на валу бетоносмесителя ряда последних замесов бетона одной рецептуры, тенденция его развития, сложившаяся в среднем на всем периоде предыстории, имеет существенно меньшее значение. Другими словами, свойство динамичности развития процесса здесь преобладает над свойством их инерционности. Вследствие этого более эффективным оказывается применение АМП, учитывающих неравноценность уровней временного ряда.

Для повышения  качества краткосрочных прогнозов  необходимо постоянно сопоставлять прогнозные оценки, полученные на основе модели, с фактическими данными. Практически  все методы инженерного прогнозирования  являются в той или иной степени  адаптивными, поскольку стремятся  использовать ценную информацию результатов  сравнений с. тем, чтобы приспособиться к реальному течению процесса. Однако в традиционных методах, использующих регрессионные модели, кривые роста, степень адаптации невелика, так как они, как правило, используют новую точку динамического ряда лишь для "освежения" модели путем простого перерасчета ее коэффициентов по увеличенному на единицу периоду предыстории. В этом случае ценность вновь поступающей информации с течением времени постоянно падает и, кроме того, не учитывается фактическая величина ошибки прогноза.