Модернизация системы управления электродугового реактора постоянного тока совмещенного типа с вертикальными электродами

Герасимов, Роман Дмитриевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Данная работа посвящена модернизации системы управления электродугового реактора постоянного тока совмещенного типа с вертикальным расположением электродов.
Объектом исследования существующая плазмохимическая установка, разработанная на базе микроконтроллера ATmega328 и одноплатного компьютера Raspberry Pi.
Цель работы – реализация систем мониторинга рабочих режимов, систем поддержания стабильной электрической мощности на дуге в условиях изменения величины разрядного промежутка в электродуговых реакторах постоянного тока.
Результатом работы является повышение надежности и удобства использования плазмохимического реактора постоянного тока.
Значимость работы заключается в улучшении системы, которая используется для создания карбида вольфрама, карбида молибдена и других материалов.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1 Анализ предметной области ……………………………………………………………… 15
1.1 Методы получения нанодисперсных материалов …………………………….. 15
1.2 Плазмохимические реакторы …………………………………………………………… 16
1.3 Обзор существующих реакторов ……………………………………………………… 18
1.4 Вывод по главе 1 …………………………………………………………………………….. 21
2 Модернизация системы управления плазмохимического реактора …….. 23
2.1 Принцип работы системы ……………………………………………………………….. 23
2.2 Обзор систем позиционирования …………………………………………………….. 24
2.2.1 Корпус для 3-D принтера …………………………………………………………. 24
2.2.2 Корпус фрезерного станка ……………………………………………………….. 25
2.2.3 Линейные привода …………………………………………………………………… 26
2.3 Сборка системы позиционирования ………………………………………………… 26
2.4 Разработка системы дистанционного контроля ………………………………… 28
2.5 Вывод по главе 2 …………………………………………………………………………….. 29
3 Сборочные и пусконаладочные работы системы управления
плазмохимического реактора постоянного тока ………………………………………… 31
3.1 Модернизация системы позиционирования ……………………………………… 31
3.2 Адаптация алгоритма работы ………………………………………………………….. 32
3.3 Повышение надежности системы ……………………………………………………. 37
3.4 Реализация системы дистанционного управления ……………………………. 39
3.4.1 Настройка Raspberry Pi …………………………………………………………….. 39
3.4.2 Подключение к удаленному рабочему столу…………………………….. 42
3.4.3 Настройка видеосвязи ……………………………………………………………… 44
3.4.4 Обмен данными ……………………………………………………………………….. 45
3.5 SCADA система………………………………………………………………………………. 47
3.6 Апробирование реактора …………………………………………………………………. 49
3.7 Вывод по главе 3 …………………………………………………………………………….. 51
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение53
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 53
4.2 Анализ QuaD …………………………………………………………………………………… 54
4.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………….. 56
4.4 Оценка готовности разработки к коммерциализации ……………………….. 57
4.5 Инициация разработки ……………………………………………………………………. 59
4.6 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………… 60
4.6.1 Иерархическая структура работ ……………………………………………….. 60
4.6.2 План разработки ………………………………………………………………………. 61
4.6.3 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ………………………………………………………………………………………………. 63
4.6.4 Разработка графика проведения научного исследования …………… 66
4.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………. 68
4.7.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………….. 68
4.7.2 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………….. 70
4.7.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………….. 71
4.7.4 Отчисление во внебюджетные фонды ………………………………………. 72
4.7.5 Накладные расходы …………………………………………………………………. 72
4.7.6 Прямые затраты……………………………………………………………………….. 73
4.7.7 Расчет амортизационных отчислений ………………………………………. 73
4.7.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
4.8 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ……………………… 75
4.9 Вывод по главе 4 …………………………………………………………………………….. 77
5 Социальная ответственность …………………………………………………………….. 79
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 79
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …….. 80
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны. .. 80
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………… 81
5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов………….. 82
5.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя (работающего) ………………… 89
5.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 91
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………. 92
5.4.1 Анализ вероятных ЧС………………………………………………………………. 92
5.4.2 Разработка превентивных мер по предупреждению ЧС…………….. 92
5.4.3 Разработка действий в случае возникновения ЧС ……………………… 93
5.5 Выводы по разделу …………………………………………………………………………. 94
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 96
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 98
Приложение А (обязательное) Схема подключения оборудования ………….. 103
Приложение Б (справочное) Раздел на иностранном языке ……………………… 105

Анализ предметной области
Методы получения нанодисперсных материалов
Плазмохимические реакторы
Обзор существующих реакторов
Вывод по главе 1

Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику

Задание выдал руководитель / консультант (при наличии):
Должность ФИО Ученая степень, Подпись Дата
звание
Пак Александр
Доцент ОАР ИШИТР к.т.н.
Яковлевич

В результате выполнения данной работы была модернизирована система
управления действующего плазмохимического реактора постоянного тока с
вертикальными электродами. Данная установка активно используется для
получения и исследования таких материалов как: карбид молибдена, карбид
титана, карбид вольфрама, а также высокоэнтропийных материалов и других
важных и полезных для науки материалов.
Были достигнуты следующие цели:
1. изучены существующие системы плазмохимического синтеза;
2. изучены некоторые конструкции для позиционирования;
3. произведен выбор конструкции для реализации системы
позиционирования;
4. произведен монтаж системы;
5. реализовано заземление корпуса согласно ПТЭЭП;
6. реализовано дистанционное управление и видеосвязь с
использованием одноплатного компьютера Raspberry;
7. был реализован обмен данными между одноплатным компьютером
и аппаратной платформой Arduino, и создана SCADA-система с
использованием программного обеспечения CoDeSys;
8. разработаны алгоритмы для поддержания заданного разрядного
промежутка между электродами;
9. реализованы алгоритмы для проведения серийных экспериментов.
Все поставленные цели были достигнуты в полном объеме.
После модернизации системы производительность повысилась
примерно в 2-3 раза, а количество отказов снизилось с 7 из 40 до 1 из 40, что
является очень высоким показателем.
Заземление корпуса снижает риск получения повреждений
электрическим током и защищает систему от поломки в непредвиденных
ситуациях.
Настройка дистанционного управления позволяет управлять реактором
дистанционно и проводить отладку некоторых процессов, а с помощью
видеосвязи появилась возможность снимать процесс протекания реакции.
Используя SCADA-систему можно в более удобном формате
устанавливать параметры синтеза, следить за параметрами и производить
проверку всех кнопок и датчиков. Кроме того, вычислительные возможности
Raspberry Pi значительно больше, чем у Arduino, и мы можем производить
различные вычисления с полученными данными. Например, посчитать
мощность или энергию, которую получил материал в процессе синтеза.
Алгоритмы для поддержания разрядного промежутка делают процесс
более стабильным и снижают погрешность, поскольку при увеличении
расстояния между электродами также увеличивается и зашумленность сигнала.
Серийное проведение экспериментов позволяет исследовать новые
режимы синтеза, и ускоряют процесс, что позволяет не только исследовать
материалы, но и начать их малое производство.
Таким образом, выполненные работы значительно улучшили
характеристики реактора и упростили работу с ним. С использованием данного
реактора были получены различные материалы, по исследованию которых
было написано множество статей, в том числе и в международной базе scopus.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Менеджер онлайн в Telegram Написать