Программный комплекс для поиска оптимальных значений режимных параметров процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропиле

Федеральное агентство  по образованию

___________________________________________________________________

Государственное образовательное  учреждение Высшего

профессионального образования

Санкт-Петербургский  государственный технологический  институт

(Технический университет)

______________________________________________________________

Кафедра систем автоматизированного  проектирования и управления 

Дисциплина: Основы разработки автоматизированных систем 
 

Курсовой проект на тему:

“Программный комплекс для поиска оптимальных значений режимных параметров процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропилена ” 
 
 
 

                                                                                                                   Выполнила:

студ.  гр.845

Никитина  Е.Б.

                                                            Руководители: 

Чистякова Т.Б.

Полосин А.Н.

                                               

Санкт –  Петербург

2008

ЗАДАНИЕ

на  курсовое проектирование по учебной дисциплине

«Основы разработки автоматизированных систем» 

Санкт-Петербургский  государственный технологический  институт (технический университет)

Факультет информатики и управления

Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления 

Направление подготовки 230100 – Информатика и вычислительная техника 

Уровень подготовки

Специалист          230104 – Системы автоматизированного  проектирования

Бакалавр               230100 – Информатика и вычислительная техника 

Студент (ка)         Никитина Е.Б.   Группа      845  

                                                                (фамилия, инициалы) 

Тема     Программный комплекс для поиска оптимальных значений режимных параметров процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропилена            

Исходные  данные к проекту

1 Шерышев М.А., Ким  В.С. Переработка  листов из полимерных  материалов.– Л.: Химия, 1984.– 216 с.; Басов Н.И., Казанков  Ю.В., Любартович В.А.  Расчет и конструирование  оборудования для  производства и  переработки полимерных  материалов: Учеб. для  вузов.– М.: Химия, 1986.– 488 с.          

2 Торнер Р.В. Теоретические  основы переработки  полимеров.– М.: Химия, 1977.–  464 с.; Красовский  В.Н., Воскресенский  А.М. Сборник примеров  и задач по технологии  переработки полимеров:  Учеб. пособие для  втузов.– Мн.: Вышэйш. шк., 1975.– 320 с. 

3 Норенков И.П. Основы  автоматизированного  проектирования: Учеб. для вузов.– М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.–  448 с.       

4 Архангельский А.Я.  Программирование  в C++ Builder 6.– 2-е изд.– М.: Бином-Пресс, 2005.– 1168 с.           

5 Чистякова Т.Б.  Основы разработки  автоматизированных  систем: Конспект  лекций/ СПбГТИ(ТУ).–  СПб., 2008; Гольцева  Л.В. Математическое  моделирование химико-технологических  процессов: Конспект  лекций/ СПбГТИ(ТУ).–  СПб., 2007; Смирнов  И.А. Методы оптимизации: Конспект лекций/ СПбГТИ(ТУ).– СПб., 2006.    

6 ГОСТ 34.602-89 Информационная  технология. Комплекс  стандартов на  автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

7 Все о пластиках,  полимерах – ПластЭксперт  [Электронный ресурс]: Информационный портал, посвященный полимерам и технологиям производства изделий из полимеров.– Режим доступа: http://www.e-plastic.ru, свободный.– Загл. с экрана.– Яз. рус.    

Перечень  подлежащих разработке вопросов, документов

1 Формализованное описание процесса одношнековой экструзии плоских пленок.  

2 Постановка задачи  поиска оптимальных  режимных параметров (частоты  вращения шнека  и температуры  корпуса) одношнекового  экструдера для  производства плоских  пленок. Этапы решения  задачи.         

3 Разработка функциональной  структуры программного  комплекса для  поиска оптимальных  режимных параметров  процесса экструзии.     

4 Техническое задание  на синтез автоматизированной  системы, включающей  математическую модель  одношнекового экструдера с плоскощелевой головкой для переработки кристаллических полимеров, модуль расчета критериальных показателей (энергопотребления, производительности экструдера, индекса деструкции экструдата), модуль 3D визуализации поверхностей отклика критериальных показателей процесса экструзии и модуль автоматического поиска оптимальных значений частоты вращения шнека и температуры корпуса экструдера.       

5 Построение алгоритмов  расчета критериальных  показателей процесса  экструзии и поиска  оптимальных режимных  параметров экструдера.     

6 Разработка программного  обеспечения автоматизированной  системы, интерфейсов  для настройки  на характеристики  полимера и экструдера, исследования целевой  функции и критериальных  ограничений, оптимизации  режимных параметров  процесса экструзии. 

7 Тестирование работы  программного комплекса  на примере одношнекового  экструдера для  производства плоских  пленок из полипропилена.      

8 Оформление документации (пояснительной  записки, презентации)  по проекту.  

Перечень  графического материала

1 Формализованное  описание процесса  одношнековой экструзии  плоских пленок.  

2 Постановка задачи  поиска оптимальных  режимных параметров  экструдера. Этапы  решения задачи.           

3 Функциональная структура  программного комплекса.     

4 Структура математической модели процесса одношнековой экструзии плоских пленок. 

5 Алгоритм расчета  критериальных показателей  процесса экструзии  плоских пленок. 

6 Алгоритм поиска  оптимальных режимных  параметров экструдера.    

7 Тестовый пример  работы программного  комплекса.      

8 Характеристика программного  обеспечения и  технических средств.    

Виды  и объем работы, выполняемой с  использованием ЭВМ  и САПР

Техническое обеспечение: IBM PC-совместимый компьютер на базе микропроцессора Intel Pentium IV (2,2 ГГц), ОЗУ 1024 Мб, НЖМД 40 Гб, монитор LCD (17 ²), клавиатура (102 клавиши), DVD и CD-ROM дисковод, мышь. Программное обеспечение: операционная система Microsoft Windows XP Professional 2002, инструментальная среда разработки программного обеспечения Borland C++ Builder 6.0, текстовый процессор Microsoft Office Word 2003, графический пакет Microsoft Office Visio 2003, презентационная программа Microsoft Office PowerPoint 2003.          

Дата  выдачи задания      20.02.08         

Дата  представления курсового  проекта к защите    12.05.08    

Лектор                                                Т.Б. Чистякова                   

                                                       (подпись, дата)                                                            (инициалы, фамилия) 

Руководитель                                     А.Н. Полосин 

                                                       (подпись, дата)                                                            (инициалы, фамилия) 

Задание принял к выполнению студент      

                                                                                                                           (подпись, дата) 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………..5

1 Аналитический обзор

   1.1 Конструкция одношнекового экструдера…………………………………6

   1.2 Экструзионные агрегаты для изготовления плоских пленок……………9

   1.3 Описание метода оптимизации…………………………………………...12

2 Цели  и задачи…………………………………………………………………..14

3 Технологическая  часть 

   3.1 Формализованное описание процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропилена ……………...……………………………………….15

   3.2 Постановка задачи поиска оптимальных режимных параметров одношнекового экструдера для производства плоских пленок из полипропилена……………………………….. ………...……………………….15

   3.3 Функциональная структура программного комплекса……...………......16

  3.4 Математическая модель процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропилена и принятые допущения……………………………17

   3.5 Алгоритм расчета критериальных показателей процесса экструзии плоских пленок из полипропилена……………………………………………..23

4 Экспериментальная часть……………………………………………………..24

5 Минимальные требования к техническому и программному

обеспечению……………………………………………………………………...28

Выводы…………………………………………………………………………...29

Список  использованных источников…………………………………………...30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     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, различные по сложности  профили, наносят полимерную изоляцию на провода, производят многослойные разнообразные по конструкции и сочетанию применяемых пластмасс гибридные погонажные изделия. Переработка вторичного полимерного сырья и гранулирование также выполняются с применением экструзии.

     В связи с широкой областью применения экструзии особо важным является автоматизирование проектирования процесса. При разработке соответствующих средств необходимо учитывать, что  удобство эксплуатации и функциональность являются важными составляющими проекта, наравне с возможностью гибкой настройки системы для проектирования процесса экструзии различных материалов.

    Целью настоящего курсового проекта является разработка гибкого программного комплекса, который на базе математической модели процесса одношнековой экструзии и  модуля оптимизации позволяет определить оптимальные значения частоты вращения шнека и температуры корпуса, обеспечивающие заданную производительность, минимальное энергопотребление при условии обеспечения требуемого качества экструдата.