Реализация схемы автоматизации технического процесса
Подбор и краткое описание приборов для реализации информационной цепи и управляющей цепи, определение технических характеристик и возможностей данных приборов. Составление структурной и функциональной схемы автоматизации, спецификации оборудования.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.03.2010 |
| Размер файла | 2,2 M |
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.
18
Задание 1
Выбрать по справочной литературе необходимые приборы для реализации информационной цепи (датчик - преобразователь - контрольно-измерительный прибор) и управляющей цепи (регулятор - преобразователь, если необходим, - исполнительный механизм - регулирующий орган).
Дать краткое описание приборов и их параметров.
Приборы в цепи должны иметь согласованные параметры входные - и выходные сигналы, соответствовать уровню технологического параметра (информационная цепь) и мощности, требуемой для перемещения регулирующего органа в цепи управления.
Если мощность выходного сигнала датчика или его преобразователя позволяет, то этот сигнал можно одновременно подать на вход контрольно-измерительного прибора (КИП) и регулятора. В обратном случае для подачи на вход регулятора информации о текущей величине регулируемого параметра необходимо установить отдельный датчик (например, двойную термопару). Обратить внимание на класс точности используемых в информационной цепи приборов и диапазон шкалы контрольно-измерительного прибора. Номинальная величина технологического параметра должна находиться в последней трети диапазона шкалы контрольно-измерительного прибора.
Составить:
1. Структурную схему автоматизации.
2. Функциональную схему автоматизации.
3. Спецификацию оборудования.
Исходные данные:
|
Вариант - последняя цифра шифра |
Технологический параметр и условие |
Величина параметра |
Регулирующий орган |
Техническая характеристика рег. органа |
Дополнительные требования к цепи приборов |
|
|
10 |
Температура Среда щелочная |
300 0С |
Поворотная заслонка |
Момент равен 80 Нм |
Приборы пневматические |
Датчик - преобразователь температуры.
Преобразователи температуры с пневматическим выходным сигналом 13ТД73
1. Назначение
Предназначен для преобразования в унифицированный пневматический сигнал температуры жидких и газообразных агрессивных сред, в т.ч. в условиях АЭС.
2. Технические характеристики
|
1. Верхние пределы измерения: |
+100…+400; |
|
|
2. Длина соединительного капилляра, м |
4 |
|
|
3. Длина погружения термобаллона, мм |
200 |
|
|
4. Классы точности |
0,6 |
|
|
5. Давление питания, кгс/см 2 |
1,4±0,14 |
|
|
6. Рабочий диапазон выходных |
0,2…1 |
|
|
7. Температура окружающей среды, °С |
-50…+80 |
|
|
8. Относительная влажность, %, не более |
95 |
|
|
9. Давление измеряемой среды, |
64 без защитной гильзы |
|
|
10. Изготавливаются по |
ТУ 25-7310.032-86 |
|
|
11. Габаритные размеры, мм |
182х140х97 |
Регулятор.
Приборы контроля пневматические с электрическим приводом диаграммы ПВ10.1
1. Назначение
Приборы контроля работают совместно с пневматическими датчиками и другими устройствами, выдающими унифицированные аналоговые сигналы в пределах 20…100 кПа. ПВ10.1Э - прибор для непрерывной записи и показания величины регулируемого параметра, указания положения контрольной точки и величины давления на исполнительном механизме.
2. Технические характеристики
|
Параметры |
Значение |
|
|
Диапазон аналоговых давлений, подаваемых на вход. |
20…100 кПа |
|
|
Питание прибора осуществляется осушенным и очищенным от пыли и масла воздухом давлением. |
40 кПа ± 14 кПа |
|
|
Класс загрязненности сжатого воздуха питания. |
0 и 1 |
|
|
Предел допускаемой основной погрешности по всем шкалам и диаграмме. |
не превышает ± 1,0% от номинального диапазона входного сигнала |
|
|
Нижний предел измерения приборов с расходной шкалой. |
30% верхнего предела измерения |
|
|
Изменение показаний прибора, вызываемое отклонением давления питания в пределах. |
± 14 кПа от номинального, не превышает 0,5 абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности. |
|
|
Погрешность хода диаграммы. |
не превышает ± 5 мин. за 24 часа |
|
|
Длина шкал приборов и ширина поля записи диаграммы. |
100 мм |
|
|
Шкалы приборов. |
0-100 линейные |
|
|
Скорость движения диаграммы. |
20 мм/ч |
|
|
Температура окружающей среды. |
+5…+50 °С |
|
|
Относительная влажность воздуха при 35 °С и более низких температурах, без конденсации влаги. |
80% |
|
|
Синхронный двигатель привода диаграммы питается от сети переменного тока напряжением. |
220 В |
|
|
Расход воздуха: |
6,5 л/мин |
|
|
Масса прибора: |
8,0 кг |
Исполнительный механизм.
Механизм исполнительный пневматический МИП-П
1. Назначение
Предназначены для перемещения регулирующих и запорно-регулирующих органов в системах автоматического и дистанционного управления.
2. Технические характеристики
|
Рабочая среда |
Сжатый воздух |
|
|
Ход поршня (мм) |
200 |
|
|
Давление питания (МПа) |
0,4.. 1,0 |
|
|
Входной сигнал (МПа) |
0,02.. 0,15 |
|
|
Величина расхода воздуха при неподвижном штоке |
1,2 м3/ч |
|
|
Скорость перемещения штока при отсутствии нагрузки (при давлении питания 0,6 МПа) (м / с) |
0,08 |
|
|
Максимальные усилия, развиваемые при давлении питания 0,6 МПа (кН) толкающее: тянущее: |
4,1 3,1 |
|
|
Рабочая температура окружающего воздуха (°С) |
-30..+50 |
|
|
Относительная влажность (%) |
95 |
|
|
Габаритные размеры (мм) |
175Ч190Ч560 |
|
|
Масса (кг) |
20 |
Регулирующий орган.
Заслонка поворотная. Nemen серия 5000
1. Назначение
Заслонки поворотные используются в качестве запорно-регулирующей трубопроводной арматуры.
2. Технические характеристики
|
Диаметр |
125 мм. |
|
|
Температура |
-100 - +6000С |
|
|
Давление |
2,0 МПа |
|
|
Среда |
агрессивные среды, щёлочи |
|
|
Исполнение |
В-сквозные отверстия Т - резьбовые отверстия |
|
|
Возможности управления |
-ручной рычаг (ручка) - гребенка на площадке заслонки обеспечивает ступенчатую регулировку через каждые 15 градусов поворота ручки |
|
|
Крутящий момент для управления заслонкой |
80 Нм |
Аппаратура воздухоподготовки.
Редуктор давления РДФ-3-1
1. Назначение
РДФ-3-1 - редукторы давления с фильтром, предназначены для регулирования и автоматического поддерживания давления воздуха, необходимого для индивидуального питания пневматических приборов и средств автоматизации, а также очистки его от пыли, масла и влаги. Применяются в машиностроении, нефтяной, сахарной, химической промышленности и других отраслях.
ТУ 25.02.1898-75.
2. Технические характеристики
|
Максимальный расход воздуха. |
1,6 мі/ч |
|
|
Допускаемое давление питания. |
0,25…0,8 МПа (кгс/смІ) |
|
|
Пределы регулирования давления на выходе. |
0,02…0,2 МПа (кгс/смІ) |
|
|
Допускаемое отклонение выходного давления при температуре окружающего воздуха (20±5) °С: · при изменении входного давления воздуха 0,25…0,8 МПа (кгс/смІ); · при изменении расхода воздуха 0,15…1,6 мі/ч. |
0,008 МПа; 0,01 МПа. |
|
|
Отклонение выходного давления при изменении температуры окружающей среды на каждые 10 °С. |
0,002 МПа (кгс/смІ) |
|
|
Размер твёрдых частиц на выходе |
не более 10 мкм |
|
|
Масса |
не более 0,71 кг |
|
|
Загрязненность воздуха после редуктора, не ниже класса |
3 |
|
Поз. обозначение |
Обозначение |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
|
|
1 |
TE |
Преобразователи температуры с пневматическим выходным сигналом 13ТД73 |
1 |
||
|
2 |
TRC |
Приборы контроля пневматические с электрическим приводом диаграммы ПВ10.1 |
1 |
||
|
3 |
Механизм исполнительный пневматический МИП-П |
1 |
|||
|
4 |
Заслонка поворотная. Nemen серия 5000 |
1 |
Дано:
щнм = 0,37 (с-1) - Наибольшая скорость вращения исполнительного вала;
енм = 1,48 (с-2) - Амплитуда ускорения исполнительного вала;
Mнс = 61 (Нм) - Статистический момент на исполнительном валу;
Jн = 36,2 (кгм2) - Момент инерции нагрузки;
з = 0,97 - КПД одной ступени редуктора;
б = 4 - Допустимый коэффициент перегрузки ДПТ.
Требуемая мощность на валу:
Ртреб = (2Jн енм + Мнс) щнм = (2 36,2 1,48 + 61) 0,37 = 62.2162 (Вт).
Типоразмер ДПТ с номинальной мощностью:
Рном ? Ртреб = 175 (Вт) - двигатель типа СЛ - 521.
Технические данные двигателя постоянного тока серии СЛ типа 569
|
Тип |
Рном, Вт |
Uня, В |
щня, с-1 |
Iня, А |
rя, Ом |
Jя 10-6, кгм2 |
d, м |
|
|
СЛ - 569 |
77 |
110 |
314 |
1,1 |
8,5 |
127 |
10-2 |
Рном = 77 (Вт) - номинальная мощность двигателя;
Uня = 110 (В) - номинальное напряжение якоря;
Iня = 1,1 (А) - номинальный ток якоря;
щня = 314 (c-1) - номинальная скорость якоря;
Jя = 12710-6 (кгм2) - момент инерции якоря;
rя = 8,5 (Ом) - сопротивление якоря;
d = 10-2 (м) - диаметр вала двигателя.
Номинальный полезный момент двигателя:
Коэффициент противоЭДС обмотки якоря:
Момент потерь на валу двигателя:
Момент с учетом потерь:
М = С Iня = 320 10-3 1,1 = 352,55 10-3 (Н м).
Предварительная оценка передаточного числа редуктора ip:
ip1 ip ip2
ip1 и ip2 находятся из уравнения:
1,7 · 10-3 · ip2 - 1,9 · ip + 118,1 = 0.
ip1 58;
ip2 1058.
Диапазон передаточного числа редуктора:
58 ip 1058
Проверка рассчитанного передаточного числа редуктора по ipmax = 1058.
А) Выполнение условия по скорости:
ip · нм ? (1,1.. 1,2) · щня;
ip · нм = 1058 · 1,4 = 386,4 (с-1);
1,1 · щня = 1,1 · 377 = 414,7 (с-1).
386,4 (с-1) ? 414,7 (с-1) - условие выполняется.
В) Выполнение условия по моменту:
MНОМ ? (3..4) · Mn;
MНОМ = 0,29 + 0,13 + 0,08 = 0,5 (Н·м);
3 · Mn = 3 · 464,2 · 10-3 = 1,4 (Н·м).
0,5 (Н·м) ? 1,4 (Н·м) - условие выполняется.
С) Выполнение условия по перегреву:
Mt ? Mn;
Mn = 464,2 · 10-3 (Н·м).
248,8 (Н·м) ? 464,2 (Н·м) - условие выполняется.
|
Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям. |
Расчёт редуктора с цилиндрическими колёсами для ip = 200:
ip = i1 · i2 ·…· in = 200;
где:
Zn - число зубьев n-ой шестерни.
Соотношение передаточных чисел ступеней редуктора:
Из расчёта, что:
in = 11,2;
ИТОГ - 4 ступени.
i1 = 1,88;
i2 = 2,39;
i3 = 3,98;
i4 = 11,2.
ip = 1,88 · 2,39 · 3,98 · 11,2 = 200,29 200;
Расчёт числа зубьев:
Число зубьев ведущих шестерен:
Z1 = Z3 = Z5 = Z7 ? 15 = 15.
Число зубьев ведомых шестерен:
Z2 = Z1 · i1 = 15 · 1,88 = 28;
Z4 = Z3 · i2 = 15 · 2,39 = 36;
Z6 = Z5 · i3 = 15 · 3,98 = 60;
Z8 = Z7 · i4 = 15 · 11,2 = 168.
Расчёт диаметра колёс:
Модуль зуба выбирается из стандартного ряда при условии обеспечения прочности зуба по удельному давлению на зуб:
Для стальных цилиндрических прямозубых колёс с эвольвентным профилем:
|
ун |
Удельное давление на зуб |
? 1,372·108 |
|
|
kД |
Динамический коэффициент |
1,7 |
|
|
Мнс |
Статистический момент на исполнительном валу |
35,4 (Н м) |
|
|
kе |
Коэффициент перекрытия |
1,25 |
|
|
ш |
Коэффициент смещения (5..10) |
5 |
|
|
kф |
Коэффициент формы |
0,12 |
|
|
р |
3,14 |
||
|
R |
Радиус последней шестерни редуктора |
(Z8 · m) / 2 |
|
|
Z8 |
Количество зубьев последней шестерни редуктора |
168 |
m ? 1,3 = 2,0.
Диаметр ведущих шестерен:
D1 = D3 = D5 = D7 = m · Z1 = 2,0 · 15 = 30 (мм).
Диаметр ведомых шестерен:
D2 = m · Z2 = 2 · 28 = 56 (мм);
D4 = m · Z4 = 2 · 36 = 72 (мм);
D6 = m · Z6 = 2 · 60 = 120 (мм);
D8 = m · Z8 = 2 · 168 = 336 (мм).
Проверка:
A) Меньшего диаметра из колёс, относительно диаметра вала:
D1 ? 2d.
30 (мм) ? 20 (мм) - условие выполняется.
B) Передаточного числа пар и всего редуктора:
ip = 1,86 · 2,4 · 4,0 · 11,2 = 199,99 200;
Передаточное число соответствует заданному.
Расчёт приведённого к валу двигателя момента инерции редуктора:
Расчёт момента инерции для шестерен по формуле для сплошного цилиндрического колеса:
J1 = J3 = J5 = J7 = KJ · D14 = 7,752 · (3 · 10-2)4 = 6,279 · 10-6 (кг·м2);
J2 = KJ · D24 = 7,752 · (5,6 · 10-2)4 = 76,237 · 10-6 (кг·м2);
J4 = KJ · D44 = 7,752 · (7,2 · 10-2)4 = 208,326 · 10-6 (кг·м2);
J6 = KJ · D64 = 7,752 · (1,2 · 10-1)4 = 1,6 · 10-3 (кг·м2);
J8 = KJ · D84 = 7,752 · (3,36 · 10-1)4 = 98,8 · 10-3 (кг·м2);
Расчёт полного момента инерции:
|
р |
3,14 |
||
|
с |
Плотность стали (кг/м3) |
7,9 · 103 |
|
|
b = m · ш |
Ширина шестерни (м) |
10-2 |
|
|
Di |
Диаметр шестерни |
30..336 |
= 6,279 · 10-6 + 23,851 · 10-6 + 10,769 · 10-6 + 3,495 · 10-6 + 2,47 · 10-6 =
= 46,864 · 10-6 (кг·м2).
|
Jред = 46,864 · 10-6 кг·м2. |
Проверка пригодности двигателя с рассчитанным редуктором.
А) Выполнение условия по скорости:
ip · нм ? (1,1.. 1,2) · щня;
ip · нм = 200 · 1,4 = 280 (с-1);
1,1 · щня = 1,1 · 377 = 414,7 (с-1).
280 (с-1) ? 414,7 (с-1) - условие выполняется.
В) Выполнение условия по моменту:
MНОМ.ред ? (3..4) · Mn;
= 288,387 · 10-3 + 182,474 · 10-3 + 81,167 · 10-3 = 0,552 (Н·м);
3 · Mn = 3 · 464,2 · 10-3 = 1,393 (Н·м).
0,552 (Н·м) ? 1,393 (Н·м) - условие выполняется.
С) Выполнение условия по перегреву:
Mt.ред ? Mn;
Mn = 464,2 · 10-3 (Н·м).
276,3 (Н·м) ? 464,2 (Н·м) - условие выполняется.
|
Двигатель с редуктором подходят для использования. |
Построение семейств механических и регулировочных характеристик двигателя.
Механическая характеристика строится по уравнению механической характеристики ДПТ с независимым возбуждением:
1 точка - скорость холостого хода, при M = 0:
2 точка - рабочая точка, при М = Mn = 464,2 · 10-3 (Н·м),
и щ = щня = 377 (с-1).
3 точка - пуск двигателя, при щ = 0:
Регулировочная характеристика строится также, по уравнению механической характеристики ДПТ с независимым возбуждением:
1 точка - рабочая точка, при U = Uня = 110 (В),
и щ = щня = 377 (с-1).
2 точка - трогание двигателя, при U = UТр, и щ = 0;
Расчёт усилителя мощности.
Максимальное напряжение усилителя мощности Umax.ум и добавочный резистор Rдоб, ограничивающий ток якоря при пуске:
Umax.ум = б Iня (Rдоб + rя); - (уравнение якорной цепи для пускового режима).
Umax.ум = = Iня Rдоб + Uня. - (уравнение якорной цепи для номинального режима).
б Iня (Rдоб + rя) = = Iня Rдоб + Uня;
Umax.ум = = Iня Rдоб + Uня.
Umax.ум = = 2 Rдоб + 110.
Rдоб = 13,5 (Ом) - добавочный резистор;
Umax.ум = = 137,1 (В) - максимальное напряжение усилителя мощности.
Как следует из уравнения механической характеристики, скорость двигателя, а, следовательно, и его мощность (P = M · щ), при постоянном моменте нагрузки, можно регулировать изменением напряжения на якоре двигателя. Напряжение на якоре изменяется либо с помощью реостата, либо с помощью усилительно - преобразовательного устройства, при этом поток возбуждения остаётся постоянным.
Из уравнений для ДПТ и воспользовавшись графиками характеристик можно рассчитать напряжение на выходе усилительно - преобразовательного устройства в зависимости от требуемой мощности; и мощность в зависимости от напряжения.
щ2 = (U2 - UТр) · tgц;
В итоге:
Используя паспортные данные, получается расчёт усилителя для данного двигателя:
U2 = P2 · 0,6 + 6,13;
P2 = U2 · 1,68 - 10,33.
Пример:P2 = 200 Вт;
U2 = 200 · 0,6 + 6,13 = 126 В;
щ2 = P2 / Мn = 200 / 0,4642 = 431 с-1.
U3 = 60 В;
P3 = 60 · 1,68 - 10,33 = 90 Вт;
щ2 = P2 / Мn = 90 / 0,4642 = 195 с-1.
Параметры нагрузки для AD
|
N |
нм, с-1 |
нм, с-2 |
Мнс, Н·м |
Jн, кгм2 |
|
|
4 |
2,2 |
45 |
0,32 |
2,17·10-3 |
Подобные документы
Функциональная схема автоматизации объекта на базе программно-технического комплекса ПТК. Выбор и обоснование комплекса технических средств. Модульное построение АСУ. Составление заказной спецификации локальных приборов и основных средств автоматизации.
курсовая работа [943,7 K], добавлен 27.12.2014Составление расчетной электрической схемы. Расчет токов в исследуемой электрической цепи. Проверка выполнения законов Кирхгоффа. Выбор измерительных приборов и схема включения электроизмерительных приборов. Схемы амперметров выпрямительной системы.
курсовая работа [989,1 K], добавлен 24.01.2016Анализ технического задания. Оценка достоверности цифровой информации в канале связи. Выбор типа структурной схемы радиоприёмника. Разработка функциональной схемы. Применение приборов с переносом заряда. Проектирование схемы информационного тракта.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 13.05.2009Составление измерительных схем для снятия характеристик опто-электронных приборов, содержащих p-n-переходы; регистрация напряжений и токов. Значения параметров цепи, получение ВАХ p-n-перехода, определение параметров перехода, моделирование работы схемы.
лабораторная работа [459,4 K], добавлен 23.12.2011Расчет оконечного каскада передатчика и цепи согласования с антенной. Составление структурной схемы РПУ. Выбор структурной схемы передатчика и транзистора для выходной ступени передатчика. Расчет коллекторной и базовой цепи, антенны, параметров катушек.
курсовая работа [92,6 K], добавлен 24.04.2009Конкретизация технического задания, разработка функциональной схемы устройства и управляющей программы для автоматизации процесса срабатывания по расписанию электромеханического звонка с молоточковым боем, который работает от сети переменного тока.
курсовая работа [370,7 K], добавлен 16.05.2017Описание технологического процесса обогащения вкрапленных руд на селективной секции. Разработка структурной схемы системы автоматического контроля. Технические характеристики ультразвукового уровнемера Prosonic. Расчет линий связи, визуализация данных.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 23.12.2012Обоснование и выбор объекта автоматизации. Разработка функционально-технологической схемы автоматизации и принципиальной электрической схемы. Разработка нестандартных элементов и технических средств. Определение основных показателей надежности.
курсовая работа [643,0 K], добавлен 25.03.2014Структурная схема передатчика. Краткое описание структурной схемы. Трактовка схемных решений для автогенератора. Подробное обоснование роли элементов схемы. Расчет режима оконечного каскада РПУ и коллекторной цепи выходного каскада. Параметры антенны.
курсовая работа [104,4 K], добавлен 24.04.2009Синтез функциональной схемы. Строение функциональной схемы. Выбор элементной базы и реализация функциональных блоков схемы. Назначение основных сигналов схемы. Описание работы принципиальной схемы. Устранение помех в цепях питания. Описание программы.
курсовая работа [85,7 K], добавлен 15.09.2008
