Система управління млином для роздроблення паперової маси

Розробка принципової та структурної схеми управління технологічним процесом. Опис вибору елементної бази, датчика струму, температури, тиску, елементів силової частини. Розрахунок енергії споживання. Формалізація алгоритму управління силовою частиною.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык украинский
Дата добавления 16.08.2012
Размер файла 182,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Зміст

  • Завдання
  • 1. Технічне завдання
    • 1.1 Призначення та область застосування
    • 1.2 Умови експлуатації
    • 1.3 Технічні характеристики
    • 1.4 Конструктивне оформлення
  • 2. Формалізація алгоритму управління
  • 3. Розробка структурної схеми
  • 4. Розробка принципової схеми
    • 4.1 Вибір елементної бази
    • 4.2 Вибір датчика струму
    • 4.3 Вибір датчика температури
    • 4.4 Вибір датчика тиску
    • 4.5 Вибір датчика положення
    • 4.6 Вибір елементів системи
    • 4.7 Вибір елементів силової частини
    • 4.8 Розрахунок енергії споживання
  • 5. Конструктивне оформлення
  • Висновки

Завдання

на курсовий проект з дисципліни “Проектування пристроїв та систем управління”

Розробити систему управління млином для роздроблення паперової маси.

Система управління працює за наступним алгоритмом:

1) якщо

а) тиск мастила в підшипниках приводу в нормі ();

б) тиск води, що охолоджує мастило, в нормі ();

в) температура мастила в нормі ();

г) струм приводу в нормі ();

то:

а) включити головний привід млина;

б) відкрити заслінку на вході млина.

2)якщо хоч один з перерахованих параметрів не відповідає нормі, то:

а) включити сигналізацію, яка б вказувала на причину зупинки;

б) виключити головний привід млина;

в) закрити заслінку на вході млина.

Повторний запуск системи здійснює оператор після того, як буде ліквідована причина зупинки.

Необхідні датчики встановити самому.

Систему розробити на дискретних елементах.

1. Технічне завдання

1.1 Призначення та область застосування

Система управління призначена для автоматизації процесу управління млином для роздроблення паперової маси. Може бути використана на підприємствах, що мають в складі виробничого циклу процес виготовлення паперових виробів.

1.2 Умови експлуатації

Система управління призначена для експлуатації при наступних параметрах оточуючого середовища:

§ температура повітря - від +5 до +45 С;

§ відносна вологість повітря - до 80% при температурі +20 С;

§ атмосферний тиск - від 600 до 800 мм. рт. ст.;

§ характер роботи - безперервний;

§ вібрація в межах допустимих ДСТУ;

§ можлива присутність пилу та бруду.

1.3 Технічні характеристики

Система повинна задовольняти наступним вимогам:

§ реалізація на дискретних елементах;

§ потужність споживання не більше 10 Вт;

§ потужність споживання виконавчих механізмів не більше 88 Вт;

§ живлення виконавчих механізмів здійснюється від мережі змінного струму напругою 220 В та частотою 50 Гц;

§ граничний тиск води та мастила в межах 10 атм.;

§ гранична температура мастила 50..600С;

§ граничний струм приводу 30 А.

1.4 Конструктивне оформлення

Систему управління розмістити в стандартному корпусі. Для контролю технологічного процесу на панелі управління зобразити мнемосхему та кнопки управління системою.

2. Формалізація алгоритму управління

Формалізація - це перехід від словесного опису алгоритму управління до математичного. По цій формі опису можна розробити структурну, а інколи, і функціональну схему системи управління.

Згідно цієї методики, математична модель управління механізмом є RS-тригер, для якого необхідно визначити умови включення ( S-входи) та умови виключення ( R- входи ).

Відповідно до завдання необхідно включати головний привід млина та відкривати заслінку якщо виконуються наступні умови:

1. тиск мастила в підшипниках приводу в нормі ();

2. тиск води, що охолоджує мастило, в нормі ();

3. температура мастила в нормі ();

4. струм приводу в нормі ().

І, відповідно, виключати головний привід млина та закривати заслінку, якщо хоч один з параметрів не виконується.

Так як заслінка та головний привід млина включаються та виключаються за одними й тими самими умовами, то керувати ними можна однією командою. Для цього використаємо тригер управління. Необхідно також передбачити включення та виключення за допомогою кнопок „Пуск” та „Стоп”. Тоді рівняння управління буде мати наступний вигляд:

(2.1)

3. Розробка структурної схеми

Структурна схема системи управління визначається системою рівнянь (2.1.). Вона складається з тригера, що керує двома механізмами (рис. 3.1.).

М1 - двигун

М2 - заслінка

Системою сигналізації СС , яка вмикаєтся у разі невиконання однієї з умов Х1 - Х4

Вихідні сигнали датчиків по рівню необхідно узгодити з тими, з якими працюють вибрані елементи системи.

Рис. 3.1.

4. Розробка принципової схеми

4.1 Вибір елементної бази

До системи управління, що розробляється, висуваються наступні вимоги:

§ мала потужність споживання;

§ швидкодія, достатня для достовірного контролю процесу;

§ малі габарити для розміщення в стандартному корпусі.

Промисловістю випускається широка номенклатура серій інтегральних мікросхем (МС), що мають різні технології виготовлення та призначення. Найбільш поширеними є КМОП та ТТЛ(Ш) технології, тому в сучасних розробках рекомендовано використовувати МС даних технологій [2].

Вимогам технічного завдання задовольняють обидві технології. Вибираємо ТТЛ(Ш) технологію.

Серед всіх серій даної технологій обираємо серію 555.Джерело живлення 5В.

4.2 Вибір датчика струму

Згідно умов ТЗ, для реалізації системи управління необхідно контролювати наступні параметри: тиск, температуру, струм та положення.

Вибираємо датчик струму ДТХ-50 [3], основні технічні характеристики якого наведені в табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Діапазон виміру струму

А

0..50

Допустиме перенавантаження

-

1.5 раз

Діапазони робочих температур

0С

-20..+80

Вихідний сигнал

мА

4..20

Частотний діапазон

Гц

0..50000

Джерело живлення

В

±12±5%

Діаметр отвору під шину струму

мм

10

Габарити

мм

44х32х21

Маса

г

70

Датчик призначений для вимірювання постійних, змінних та імпульсних струмів без розриву контуру.

Для забезпечення часової затримки спрацьовування аварійної сигналізації вибираємо реле часу РВ-168 ГЛЦИ.648237.001 ТУ [4], основні технічні характеристики якого наведені в табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Діапазон встановлення часової затримки

с

1..120

Напруга живлення

В

12

Діапазони робочих температур

0С

-40..+50

Струм комутації

А

0.8

При вимірюванні граничного струму приводу на виході датчика з'являється сигнал:

(мА).

Для узгодження вихідного сигналу датчика та вхідного сигналу реле часу по величині та потужності необхідно використати наступну схему узгодження (рис. 4.1):

Рис. 4.1.

При струмі приводу, що перевищує граничний, через заданий час спрацює встановлене реле часу і розімкне контакти. На виході схеми узгодження отримаємо сигнал високого рівня В.

4.3 Вибір датчика температури

Вибираємо датчик-реле температури Т419-2М-05-3-2-1А ЗУ5.182.024 [5]. Основні технічні характеристики датчика наведені в табл. 4.3.

Датчик-реле призначений для двопозиційного регулювання температури в пересувних та стаціонарних пристроях. Температура спрацьовування в межах робочого діапазону настроюється на лицевій панелі датчика-реле. За умовами ТЗ необхідно настроїти на 600С.

Таблиця 4.3

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Діапазон регулюємої температури спрацьовування

0С

+50..+100

Діапазони робочих температур

0С

-40..+55

Джерело живлення

В

(12..24)

Маса

кг

0.55

Максимальний струм комутації

А

1

Максимальне навантаження комутації

В

250

Датчик-реле можна настроїти на лицьовій панелі при експлуатації в двох можливих режимах:

А -замикання нормально розімкнених контактів при підвищенні температури;

Б -замикання нормально розімкнених контактів при зниженні температури.

Датчик-реле необхідно настроїти на роботу в режимі А. Схему підключення виходу датчика до схеми управління наведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2.

4.4 Вибір датчика тиску

Вибираємо перетворювач тиску КРТ-5-2-1.6-1-УХЛ*3.1 ТУ 4212_174_00227459-99 [6], основні технічні характеристики якого наведені в табл. 4.4.

Перетворювач використовується для безперервного пропорційного перетворення тиску нейтральних до титану середовищ в уніфікований сигнал постійного струму чи напруги (в залежності від моделі).

Таблиця 4.4

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Діапазон перетворення

МПа

0..1.6

Верхня межа перенавантаження

МПа

2.4

Вихідний сигнал

мА

0..5

Діапазони робочих температур

0С

-10..+70

Діапазон температур контрольованого середовища

0С

-45..+110

Джерело живлення

В

(12..42)

Маса

кг

0.3

Максимальний струм комутації

А

1

Максимальне навантаження комутації

В

250

Схему узгодження та розрахунок резистора виконуємо аналогічно пункту 4.2 при виборі датчика струму.

Необхідна величина опору, для перетворення сигналу:

Отримуємо:

(кОм).

Вибираємо резистор МЛТ - 0,125 1 кОм.

4.5 Вибір датчика положення

Вибираємо безконтактний датчик типу КВД - 6М [7]. Основні технічні характеристики датчика наведені в табл. 4.5.

Датчик конструктивно виконаний у вигляді коробки з полістиролу і загерметизований компаундом холодного твердження. Корпус має щілину 6 мм і глибиною 18,5 мм. Вихідний ключ має відкритий колектор, що дозволяє отримати необхідний рівень сигналу. Для цього необхідно приєднати вивід ключа через резистор до джерела живлення +6 В.

Таблиця 4.6

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Ширина щілини чуттєвого елемента

мм

6

Напруга живлення

В

10..13

Діапазони робочих температур

0С

-40..+55

Мінімальні розміри елемента, що впливає, (сталевої пластини)

мм

20х12х0.5

Габарити

мм

81х19.5х28.5

Маса

г

70

4.6 Вибір елементів системи

Для реалізації схеми необхідно мати один RS тригер так як у нас всього дві команди управління. Вибираємо мікросхему К555ТР2. Також логічні елементи “І”,“І-НЕ”,”АБО-НЕ” вибираємо з цієї ж серії типу К555ЛИ6, К55ЛА3, К555ЛН1. Вихідний струм елементів у межах 8мА 2.

Для реалізації системи сигналізації вибираємо світлодіоди маркі КИПД05А - К. Для активації цього типу світлодіодів достатньо струму 5 мА який забеспечується сигналами з мікросхеми без додаткового підсилення.

Для реалізації можливості запуску та зупинки системи використаємо механічні перемикачі П2К без фіксації. Для кнопки “ПУСК” та “СТОП” сигналом є сигнал низького рівня.

4.7 Вибір елементів силової частини

Для управління механізмами, що живляться від джерел змінного струму чи напруги доцільно використовувати схеми управління на симісторах, що мають високий ККД, малі габаритні розміри, відсутність рухомих частин та високу надійність [8].

Сигнали схеми управління та силової частини необхідно узгодити по рівню та потужності. Схема узгодження [9] наведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3.

Для забезпечення гальванічної розв'язки між силовою та управляючою частиною вибираємо симістор типу ТСО - 112-5-400 [10], основні параметри якого наведені в табл. 4.5.

Таблиця 4.5

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Струм управління

мА

50

Управляюча напруга відкривання

В

3

Напруга розв'язки силової і управляючої схеми

В

2000

Максимальна напруга в закритому стані

В

400

Максимальний струм у відкритому стані

А

5

Для отримання сигналу управління необхідної потужності вибираємо транзистор МП16 [10], основні технічні характеристики якого наведені в табл. 4.6.

Таблиця 4.6

Характеристика

Одиниці виміру

Величина

Максимальний струм колектора,

мА

100

Напруга насичення,

В

0.15

Максимальна напруга колектор-емітер,

В

15

Коефіцієнт передачі по струму,

-

20..35

Максимальна потужність споживання

мВт

200

Максимальний допустимий струм МС обраної серії 24 мА. Обмежуємо вихідний струм управління силовою частиною 10 мА. Обраховуємо номінал резистора R1:

Отримуємо:

(Ом)

Вибираємо резистор R1: МЛТ - 0,5 120 Ом.

Для забезпечення необхідної величини струму управління вибираємо номінал резистора R2 наступним чином:

Отримуємо:

(Ом)

Вибираємо резистор R2: МЛТ - 0,5 51 Ом.

Принципова електрична схема системи управління наведена в додатку 1.

4.8 Розрахунок енергії споживання

Максимальна потужність споживання системи управління не буде перевищувати суми максимальних потужностей споживання її складових частин.

Складові частини, що необхідні для реалізації схеми управління, їх кількість, максимальна та сумарна потужності споживання [10] наведені в табл. 4.7.

Таблиця 4.7.

Елемент

Максимальна потужність споживання, мВт

Кількість, шт

Сумарна потужність споживання, мВт

К555ЛИ6

20

1

20

К555ЛА3

30

1

30

К555ЛН1

40

1

40

К555ТР2

35

1

35

ТСО - 112-5-400

300

4

1200

МП16

Всього:

2 Вт

5. Конструктивне оформлення

Схема управління технологічним процесом та схема управління силовою частиною виконуються на двох стандартних друкованих платах з розмірами 140х280 мм.

Конструктивно система управління розміщується в стандартному корпусі СUBO 7032 FFUP 153008 G.

Розміри корпусу 150 x 300 x 80мм, стінки виконано з листової сталі, плоскі. В конструктивному відношенні корпус виконаний у вигляді роз'ємної конструкції. Деталі корпусу з'єднані болтами, що утворює жорстку конструкцію. На внутрішніх стінках корпусу для фіксації друкованих плат закріплені направляючі з пресматеріалу. Верхня кришка корпусу з'ємна і кріпиться до бокових стінок гвинтами, що полегшує доступ до плат. На задній панелі розташований роз'єм.

В цей же корпус встановлюються джерела живлення +5В та +12 В.

На передній панелі корпусу розташовано мнемосхему процесу. Для сигналізації аварійної ситуації використовуються світлодіоди. Сигналами аварійної ситуації є сигнали високого рівня (+5В). Граничні параметри: максимальний струм - 8мА, максимальна напруга +5В. Цього достатньо для активації світлодіодів без підсилення сигнала.

технологічний силовий формалізація датчик

Висновки

Результатом розробки даного проекту є система управління млином для роздроблення паперової маси, що призначена для використання на виробництві з параметрами оточуючого середовища, вказаними в технічному завданні. Система виконана на дискретних елементах 555 серії.

Потужність споживання всієї схеми управління 2 Вт. Потужність споживання схеми управління практично повністю визначається потужністю споживання елементів силової частини схеми. Тому вони винесені на окрему плату.

Схема управління технологічним процесом разом з схемою управління силовою частиною розміщена в стандартному корпусі. Сигнали від датчиків та сигнали управління з'єднані з системою за допомогою роз'єму. Джерела живлення (+12В, +5В), необхідні для живлення системі встановлюються всередині корпусу.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Вимоги до схеми автоматичного управління автоматизації бункера активного вентилювання зерна. Розробка схеми автоматичного управління, розрахунок електродвигуна, пускозахисної апаратури і інших засобів автоматизації. Заходи з монтажу електрообладнання.

    курсовая работа [91,8 K], добавлен 27.05.2015

  • Дослідження цілей автоматизації технологічних процесів. Аналіз архітектури розподіленої системи управління технологічним процесом. Характеристика рівнів автоматизації системи протиаварійного автоматичного захисту і системи виявлення газової небезпеки.

    реферат [164,1 K], добавлен 09.03.2016

  • Будова, характеристики, принцип роботи ліфта. Шляхи технічних рішень при модернізації та автоматизації. Розробка та розрахунок циклограми і електричної схеми ліфта. Розробка математичної моделі схеми управління. Розрахунок надійності системи автоматики.

    курсовая работа [5,3 M], добавлен 14.05.2011

  • Автоматизована система керування технологічним процесом пастеризації молока. Використання мікропроцесорної та обчислювальної техніки. Управління процесом переробки сировини по технологічному потоку. Застосування програмованих логічних контролерів.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.04.2014

  • Розробка структури та розрахунок системи управління гасильного апарату, яка дозволяє автоматично регулювати густину вапняного молока, з мінімальними похибками виміру; дозволяє спостерігати всі значення і параметри вимірюваного середовища. Аналіз збурень.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 25.03.2011

  • Опис методів вимірювання температури тіла (за допомогою термопар, термісторів, оптоволоконних детекторів) та артеріального тиску (аускультативний, пальпаторний, осцилометричний). Розрахунок резистора підсвічування РК дисплею та дільника напруги пристрою.

    курсовая работа [629,3 K], добавлен 31.07.2010

  • Розробка побутового робота-помічника (механічної частини), що зможе за допомогою системи мікроконтролерного управління захоплювати побутові предмети. Створення 3d-моделі маніпулятора в Sollid Works. Програмне забезпечення для управління його рухом.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 06.02.2014

  • Автоматизація процесу розвантаження зерна з автомобільного транспорту. Комплекс програмних засобів, призначених для управління технологічним обладнанням. Електрична схема автоматизації. Вибір пуско-захисної апаратури. Розрахунок провідників і кабелів.

    контрольная работа [20,0 K], добавлен 19.02.2014

  • Сервопривід як частина системи стабілізації, призначена для посилення командного сигналу і перетворення електричної енергії в механічне переміщення, структура та елементи. Розробка системи управління сервоприводу з урахуванням впливу нелінійних ділянок.

    дипломная работа [3,0 M], добавлен 27.09.2010

  • Основи управління якістю та її забезпечення в лабораторіях. Виникнення систем управління якістю. Поняття якості результатів діяльності для лабораторії. Розробка системи управління якістю випробувальної лабораторії. Проведення сертифікаційних випробувань.

    дипломная работа [4,0 M], добавлен 15.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.