Μελέτη και κατασκευή σε μικρογραφία αυτόματης βιομηχανικής μετάγγισης και δοσομέτρησης υγρών

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή μιας μικρογραφίας βιομηχανικής διαδικασίας δοσομέτρησης και μετάγγισης υγρών, περιλαμβάνοντας όλο το φάσμα των μηχανολογικών, ηλεκτρολογικών, ηλεκτρονικών και δικτυακών πτυχών της. Ιδιαίτερη έμφαση, κατά τη θεωρητική προσέγγιση, δίνεται στην επέκταση της διασυνδεσιμότητας κατά τα πρότυπα του Industry 4.0 ώστε να αξιοποιούνται δεδομένα εκτός τυπικής ιεραρχίας αυτοματισμού PLC-HMI-SCADA. Το τελικό παραδοτέο είναι μια φορητή διάταξη επίδειξης που φέρει ένα κλειστό κύκλωμα υγρού αντλούμενο από πνευματική πηγή ισχύος, με τους αισθητήρες/επενεργητές και τον πίνακα αυτοματισμού. Ο πίνακας πέρα από αυτοματισμό (PLC), οθόνη χειρισμού (HMI) και ένα τοπικό δίκτυο Modbus TCP/IP, παρέχει διασύνδεση με ενδεικτικά τμήματα ενός εργοστασίου πέραν της παραγωγής, όπως η συντήρηση, η αποθήκη και η μηχανογράφηση. Η εργασία είναι διαρθρωμένη σε 6 κεφάλαια, ακολουθώντας τα στάδια ανάπτυξης της διεργασίας. Σε καθένα παρουσιάζεται θεωρητικά το αντίστοιχο σκέλος που έπειτα εξειδικεύεται στην προκείμενη κατασκευή. Το πρώτο κεφάλαιο αφορά τη στοχοθεσία και τις προδιαγραφές του ζητούμενου συστήματος. Το δεύτερο κεφάλαιο αφορά το μηχανολογικό σκέλος. Παρουσιάζεται ο αέρας ως πηγή ισχύος (πνευματικό σύστημα), τα στοιχεία που απαρτίζουν το κύκλωμα της μετάγγισης-δοσομέτρησης (υδραυλικό σύστημα) και τελικά το πνευματικό και το υδραυλικό σχέδιο της διάταξης. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά το ηλεκτρολογικό σκέλος. Παρουσιάζονται τα στοιχεία των κυκλωμάτων ισχύος και σηματοδοσίας (κλασικοί αυτοματισμοί), το κανονιστικό πλαίσιο που τα διέπει και τελικά το ηλεκτρολογικό σχέδιο της διάταξης. Το τέταρτο κεφάλαιο αφορά τον βιομηχανικό αυτοματισμό. Καλύπτει τον έλεγχο του μηχανήματος με PLC και τη διεπαφή (interface) του χειριστή μηχανήματος με HMI. Παρατίθενται ο κώδικας των προγραμμάτων του PLC και του HMI της διάταξης. Το πέμπτο κεφάλαιο εστιάζει στις επικοινωνίες συσκευών και μηχανημάτων ενός εργοστασίου. Χωρίζεται, αφενός, στην παρουσίαση των πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται, αφετέρου στην αρχιτεκτονική διασύνδεσης του βιομηχανικού ελέγχου με τα υπόλοιπα εταιρικά συστήματα. Καταλήγει στη δικτύωση της διάταξης αλλά και στην πρόταση αρχιτεκτονικής διασύνδεσης. Το έκτο κεφάλαιο παρουσιάζει την ολοκληρωμένη διάταξη μαζί συμπεράσματα από τη λειτουργία της και προτάσεις βελτίωσης.