Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Зміст

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

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

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

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

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

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

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

Таблиця 4.6

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.

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